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从出杆到进袋,一颗台球经历了什么?


周末约上三五好友打一局台球,是不少人放松消遣的选择。看似只是瞄准、出杆、进球,实际上一颗台球从被击出到落入袋中,会经历受力、运动、碰撞、反弹和旋转等一系列过程。


主球为什么会停下、回退或改变方向?目标球又为什么能沿预定路线入袋?这些现象的背后,其实暗藏着许多力学门道。今天,就带你来一探究竟!



台球中的力学原理


台球运动中最基本的过程,是球杆击打主球后,主球开始运动。当球杆沿水平方向击打主球中心时,主球主要获得向前的速度。如果暂不考虑旋转,主球在台面上运动时,会受到台呢摩擦力的作用。


刚被击出时,主球通常不会立即进入纯滚动状态,而是先经历短暂的滑动过程,随后在摩擦力作用下逐渐转变为滚动。这也是为什么在相同击球力度下,不同台呢条件会带来不同的球速和走位效果。


主球受撞及运动示意图丨[2]


主球与目标球之间的碰撞,是台球运动中最核心的力学过程。若主球正对目标球中心撞去,也就是发生对心碰撞,在理想情况下,主球会把大部分速度传递给目标球,自己则明显减速甚至停下。这种现象可以用动量守恒和能量传递来解释。


对心碰撞示意图丨[2]


若主球并非正对目标球中心,而是从一侧撞击目标球,情况就会更加复杂。此时,目标球会沿着两球球心连线方向运动,而主球则会沿另一个方向偏离原路线。比赛中常说的“分离角”,正是这种非对心碰撞造成的结果。选手判断厚薄、控制母球走位,实际上都与这一规律密切相关。


分离角示意图丨[1]


球与库边的碰撞也十分常见。一般来说,如果不考虑旋转和摩擦,球碰到库边后的反弹路线符合入射角等于反射角的规律。也就是说,球以多大的角度撞向库边,大致就会以相同的角度反弹出去。借助这一规律,选手可以判断翻袋、借库和解球的路线。不过在真实比赛中,球速、旋转、库边弹性和台呢摩擦都会影响反弹效果,因此实际路线往往还需要结合经验进行修正。


球与库边的碰撞示意图丨[3]


加塞则是台球中更具技巧性的部分。所谓“加塞”,就是击打主球时不打正中心,而是击打它的上、下、左、右等偏心位置,使主球产生旋转。


击打主球上方,可以形成前旋,使主球在碰撞目标球后继续向前运动;击打下方,可以形成后旋,使主球在碰撞后回退;击打左侧或右侧,则会产生侧旋,尤其是在碰到库边时,会使反弹路线发生偏移。可以说,加塞的本质,就是利用旋转和摩擦改变主球的运动路线。高水平选手之所以能让主球停在理想位置,往往正是依靠对加塞效果的精确控制。


击打主球下方,碰撞后主球回退的效果丨[4]


台球运动中的常见术语


1

“呲杆”


在台球运动中,许多常见术语都与力学现象有关。比如“呲杆”,指的是击球时杆头与主球之间发生打滑,导致力量和旋转没有按照预期传递出去。呲杆常出现在低杆或强烈加塞时,因为此时击球点过于靠近主球边缘,杆头与球之间的摩擦不足,容易发生滑脱。这样一来,主球可能会突然跳起,也可能完全偏离原本设计的线路。


呲杆后的效果示意图丨[2]


2

“跳球”


“跳球”则是另一种常见技术。跳球时,选手会将球杆适当立起,用带有向下分量的力量击打主球。这个力可以分解为向前和向下两个方向:向前的分量推动主球前进,向下的分量使主球压向台面,并在台面反作用下弹起。这样,主球就能跃过障碍球,击打后方的目标球。


跳球效果示意图丨[5]


3

“扎杆”和“跺杆”


“扎杆”和“跺杆”则更加考验选手对旋转的控制。扎杆通常需要将球杆抬高,击打主球的侧下方,使主球带着强烈旋转向前运动。在旋转和台呢摩擦的共同作用下,主球会走出一条弯曲路线,从而绕开障碍球。跺杆与扎杆类似,但球杆立得更高,击球更陡,主球获得的旋转更强,因此路线弯曲也更加明显,难度更大。它们看似神奇,实际上仍然离不开旋转、摩擦和受力方向的共同作用。


电影《龙的传人》中周星驰扎杆的片段丨[6]


从一次普通的出杆,到目标球应声入袋,台球的每一步运动都离不开力学原理的应用。无论是主球的滑动与滚动、球与球之间的碰撞,还是加塞、跳球、扎杆等技巧,本质上都是力、摩擦、旋转和能量传递共同作用的结果。了解这些原理后再看台球,我们看到的就不只是进球与失误,更是一场藏在球桌上的力学表演。



参考文献

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/Xto_tFK6duLKWtkWRb6QwQ

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/1XCMYp6CkcKn8NwTCJW1hw

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/j8p0FTJDOo0--gSo0YZ3fg

[4]https://mp.weixin.qq.com/s/4NqcO0TaMSzLH50hDHx5Mw

[5]https://mp.weixin.qq.com/s/KXtXLlfTcaOzuNVfQQHvXA

[6]https://mp.weixin.qq.com/s/dIh0ypHWvlMw6K-H5xZkhA


策划制作

来源丨力学科普(id:lxkp_cstam)

作者丨Rocket

审核丨孙明轩 上海工程技术大学教授、中国科普作家协会会员

责编丨甄曦


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