飛刀的物理學(xué)知識
記住:飛刀的投擲要靠直覺而不要經(jīng)過思考,這與走路和騎自行車很像。你決不要考慮如何投擲!有些指導(dǎo)性意見,比如“當(dāng)?shù)都庹弥赶虬凶訒r釋放飛刀”對于學(xué)習(xí)動作順序來說是必要的,但是你的大腦會做出調(diào)整在正確的時機釋放飛刀(更早一點),另一個例子是將刀舉得更高。你是無法準(zhǔn)確地解釋自己在投擲過程中所作的調(diào)整。 下面的將解釋問題的根本原因,這是為那些對飛刀投擲過程中的物理現(xiàn)象感興趣的人而準(zhǔn)備的。感謝Michael所畫的圖,以及他關(guān)于這一話題的想法。Aaron Roberts觀察了在投擲飛刀過程中的若干現(xiàn)象,并試圖找出其物理學(xué)原因,最終他得出了新的結(jié)論。 飛刀如何離手 有些新手通常受到這樣的指點:在刀尖剛好指向靶子時釋放飛刀。許多相關(guān)書籍也提到了這一建議,但在現(xiàn)實情況中釋放的時機更早。 以物理學(xué)觀點解釋如下:持刀手以肩部為中心,環(huán)繞其做近似圓周運動,肘關(guān)節(jié)的移動會改變圓周的半徑,而這一點被忽略了。一經(jīng)釋放,飛刀的飛行情況將與圓周的路徑無關(guān)。(見圖中粉紅色的九十度角區(qū)域的軌跡,圖中采用持刃式投擲)。也許你還記得中學(xué)時老師所作的物理學(xué)試驗:他用繩子拴住砝碼并在其頭上旋轉(zhuǎn)令砝碼做圓周運動,然后松手。(^_^砝碼會延松手時所處的圓周切線方向飛出) 如果你剛好在飛刀指向靶子時釋放飛刀(圖中藍線所示),它將徑直飛向地面。因此更好的釋放時機是在圓周軌跡的切線正好指向靶子的時候。(上面的紅線)如果能提前一點就更好,因為理想的切線軌跡會受到重力的影響。(下面的紅線) 最恰當(dāng)?shù)尼尫艜r機是飛刀剛好垂直于地面的時刻,飛刀一經(jīng)釋放就開始旋轉(zhuǎn),而手臂則繼續(xù)完成其圓周運動(如同棒球擊球后的弧形動作)。
(^_^theoretical trajectory:理論上的軌跡 actual trajectory due to gravity:受重力影響的實際軌跡 release point:釋放點 follow through:后續(xù)動作 way of the hand:手部動作路徑(類似于圓周運動) shoulder joint:肩關(guān)節(jié) ) 在這種情況下,人的感覺與現(xiàn)實存在了分歧。首先以我個人的經(jīng)驗來看,我無法相信自己提早釋放了飛刀,但事實卻是如此,物理學(xué)知識證實了這一點,而且還有其他證據(jù)。David Adamovich在觀察其投擲動作的慢鏡頭時,發(fā)現(xiàn)飛刀離手時是與地面垂直的。(見下圖)
而Tim Valentine在對一些視頻進行了分析后得出了相同的結(jié)論。下面是2002年飛刀愛好者集會上的一些飛刀出手瞬間的照片。
飛刀的旋轉(zhuǎn)
如前面所述,投擲動作軌跡是一個以肩關(guān)節(jié)為中心的近似圓周,在投擲過程程中飛刀與地面的角度不斷改變(Δφ),就像表的指針那樣。單位時間內(nèi)改變的角度稱為角速度,其物理符號為ω,飛刀釋放后,將向前飛出,并圍繞重心以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。在投擲動作的末了,刀尖向下旋轉(zhuǎn)(如果你是持刀柄投擲)從而在飛行的過程中都將重復(fù)這樣的過程:刀尖向下,刀柄翻起,從而如果飛刀插中靶子時刀柄上翹,說明旋轉(zhuǎn)的太多了,你必須離靶子更近一點以縮短旋轉(zhuǎn)的時間。飛刀圍繞重心旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)取決于你投擲過程中飛刀角度改變的快慢(=Δφ)。如果你在投擲過程中沒有伸臂動作,始終保持手臂彎曲,這樣就減小了圓周的周長,如果以正常的速度投擲將使飛刀具有較高的角速度,因為當(dāng)圓周較短時,轉(zhuǎn)過特定角度所用的時間也較短。從而你也可以通過伸臂來延長圓周以減小角速度。也可以通過一種“前傾式”投擲技巧來修改角速度:在完成投擲動作時身體向靶子傾斜,使手臂的運動軌跡成為橢圓形,以獲得期望的角速度,這種橢圓形的軌跡延長了圓周從而導(dǎo)致較慢的角速度。 有一個現(xiàn)象很有趣,那就是:你投擲的速度不會影響飛刀在經(jīng)過若干整周旋轉(zhuǎn)后的行程。 證明:角速度可以用弧度來衡量,從而它的單位是:π / t,飛刀飛過了距離d后將完成若干整周旋轉(zhuǎn),以一周旋轉(zhuǎn)為例,角速度與向前飛行的速度Vf 關(guān)系為: 公式1: d = Vf ? (2π / ω) 向前飛行的速度等于其釋放時刻的圓周速度Vc ,Vc是單位時間內(nèi)飛刀經(jīng)過的圓周的長度,半徑r為肩關(guān)節(jié)到飛刀重心的距離。其與角速度的關(guān)系為: 公式2: Vf = Vc = r ? ω 將公式2代入公式1得: 公式3 d = r ? 2π 從而可見飛刀在進行一周旋轉(zhuǎn)的飛行過程中飛過的距離僅取決于投擲動作的半徑,而與投擲的力量和速度無關(guān)。 公式3,同樣也解釋了為什么斧子或大飛刀在一周的旋轉(zhuǎn)過程中飛過的距離較長:其重心離手更遠,從而使投擲圓周的半徑也更長。 飛刀投手都知道,可以通過將飛刀握入掌心的部分延長來降低旋轉(zhuǎn)角速度,這使得飛刀在被釋放后需要更長的時間來脫離手掌,同時手掌繼續(xù)向下運動,推動刀柄,這也會使旋轉(zhuǎn)速度下降,這種手法可以用來校正刀柄上翹的現(xiàn)象。還有一種技巧是投擲時將拇指放在飛刀的脊骨上,來減低旋轉(zhuǎn)速度,也是一樣的道理。
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