高尔夫的力学原理以及挥杆技巧

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高尔夫的力学原理以及挥杆技巧

　　打高尔夫球时会干事非常重要的一个步骤，可以说成败都在这一挥之中了，那么你知道，挥杆与力学之间有什么联系吗，如果知道了这些，以后你也可以精准的计算出距离，力度，以及挥杆时需要掌握的力度等等了。

　　假如我们能够对人体的用力远离以及身体和球杆运动之间的规律有所了解的话，那么我们就能够更加快速的掌握高尔夫球的要领，以便于能够更快速地成为一名优秀的高尔夫球手，精湛的技艺会让人惊叹，同时也能根据这些原理，判断出自己挥杆时的哪些失误，以便于下次更好的避免。

　　一、高尔夫挥杆转动的动力来源

　　高尔夫杆头速度来源于人及球杆转动的速度，而转动速度由小到大则是在下杆过程中由人体持续施加于身体部件以及球杆的转动驱动作用所致。由于人体由一些部件及一些连接这些部件的活动关节组成，为简化分析，我们需要将人体及球杆的运动简化成胯、肩及左臂、球杆三个主要部分的运动。

　　与此相对应，我们可以将人体的转动驱动简化为三个主要的转动驱动：两腿对胯的转动驱动;扭腰对肩臂的转动驱动;两手对球杆的转动驱动。两腿对胯的转动作用来源于两条大小腿的交错移动形成大腿对胯的一推一拉。扭腰对肩的转动作用来源于腰肌及肩肌对肩的拉扭。两手对球杆的直接转动作用来源于两手腕及右肘的协调转动形成两手对球杆握巴的直接转动。

　　高尔夫挥杆运动中的水平转动驱动作用往往为初学者忽视。其实，我们只要体念打水漂的动作就会理会到水平转动驱动的作用。打水漂的几种打法：用转手腕，挥臂+转腕，水平转肩+挥臂+转腕，转胯+转肩+挥臂+转腕。显然，越往后的打法，效果越好。高尔夫挥杆水平转动驱动主要来源于两腿对胯的驱动。在水平驱动过程中，左胯基本类似杠杆系统的支点，右胯类似动力点，右腿对右胯的推力类似动力，左右胯的连接线类似动力臂，球杆杆头类似阻力点，杆头的水平惯性力类似阻力，通过腰提升起来的手臂及球杆类似阻力臂。

　　对这一杠杆系统的动态平衡分析及运动分析可以看到，由于此处动力能力(右腿的最大推力)和动力臂相对较大(相对于身体其它部位产生而言)，所以能带动的阻力点上的推动力也大，并且，右腿推动右胯的水平运动速度通过杠杆的传输能使杆头水平运动速度放大多倍，其作用效果可想而知。不仅如此，在下杆转胯过程的前期，胯的转动在下身反向拧紧腰肌，为扭腰转肩储备了弹性势能，可加倍提高扭腰转肩的力量和爆发程度。在行为上如何应用这一原理提高胯的转动启动力?可以参考拳击运动中的马步站位打右手直拳的动作，这种站姿推动胯的转动幅度大，更有力量，更稳固站盘。并且，这种站姿自动克服了初学者通过左右移动胯而不是转动跨带动球杆的毛病，左右移动胯显然对杆头没有速度的放大作用。

　　人体的三个主要的转动作用犹如装在人体的三个转动发动机。人体挥杆过程中三个转动作用都可以分别带动球杆击球，但三个转动作用的转动方位不一样、施加作用所需的时间不一样，如何使它们既能分别充分发挥作用又能协调一致是挥杆技术的关键。为此，需要了解这三个转动协调作用的一致性以及它们的特征差异。

　　二、控制球杆端头速度方向的条件

　　对于单个转动物体，其转动时的端头速度方向一定是沿端头与轴心连线的垂直方向，见下图。

　　但是，多个相连转动体的端头速度方向则不一定这样。为了解杆头速度的方向，先看二个相连刚性体转动的例子，见下图。

　　一般情况下二杆转动时端头相对地面的速度方向是不会垂直OO2连线的。只有当二杆成一条直线时，端头的绝对速度正好垂直OO2。在这一瞬间，端头O2被转动的L1杆所牵连的速度其方向与L1杆垂直，其大小等于L1杆转动角速度乘L1+ L2。此刻端头O2相对O1转动的速度其方向也与L1垂直，其大小等于L2绕O1转动的角速度乘以L2。根据速度合成定理，此时端头相对静止的球的速度方向一定正好对准端头与固定转轴连线的垂直方向，其大小等于上述两个速度的和。

　　可见，只有两个转动物体的转动轴及外端点在同一条直线上时，外端点的绝对速度方向正好垂直转动轴与外端点的连线。

　　通过力学分析可以得出一般性的结论：多个相连刚体被分别转动情况下，只有全部这些转动物体的转动轴及外端点在同一平面时，外端点的绝对速度的方向一定垂直这一平面。

　　将这一结论应用到高尔夫挥杆中，按照前面三个转动的简化力学模型，只要控制杆头击球时，使胯绕左腿转动的轴线、肩绕脊椎转动的轴线、杆绕左手腕转动的轴线以及杆头基本在同一无形的板墙面内，则杆头速度一定垂直这个面。只要我们将这个板墙面朝向目标，杆头速度方向就会对准目标。这个板墙面是我们挥杆准备时根据目标、球位、站位就能确定的，在此后的分析中将简称为目标板墙面。

　　实际的高尔夫挥杆中，我们查看职业球员在击球瞬间的照片发现，这时候左脚脚跟、左胯、左臂关节、左手腕以及杆头基本在同一个平面内，这和理论上的结论有一点点的偏差，但运动特征是基本一致的。形成偏差的原因是我们简化的力学模型与身体实际挥杆的差异造成的，例如，身体部件是有一定变形的而不是完全的刚性物体，特别是左臂与肩之间在下杆过程中有一定的相对转动而在前面的三个转动的简化模型中将这个转动和扭腰转肩简化成一个主要转动。

　　因此，根据理论分析的基本规律，考虑实际挥杆与理论分析模型的差异，参考职业运动员的标准结果，控制高尔夫杆头速度方向对准目标的条件可以更直观表述如下：只要杆头击球时，胯绕左腿转动的轴线、左臂绕肩转动的轴线、杆绕左手腕转动的轴线这三条轴线以及杆头都同时通过过左脚脚跟及过球的垂直板墙面，则杆头速度一定指向目标。

　　高尔夫球作为一项专业性很强的运动来说，其中的专业技巧是非常多的，不是一朝一夕就可以学全的，所以需要不停的在训练中在实践中磨练自己，认识到自己的长处，也要看清自己的劣处，这样才更加有利于以后职业生涯的发展。要记得控制好杆头击球的速度和方向。

　　三、增大转动作用效果的条件

　　杆头动能越大，击球距离越远。杆头动能主要来源于三个转动驱动持续作用于人体及球杆的结果。按照动能定理，动能的增加等于其增加过程中作用力所作的功，这个功等于该过程中力与路程的乘积的累积，在转动体系中，这个功等于动能增加过程中转动角度与转动作用(力偶)的乘积的累积。由此可见，动能的增加不仅与力的大小有关，还与力作用经历的路径大小有关，物体在同样力的作用下，经历的路程越长则获得的动能越大。同样，对转动系统，在转动驱动的作用下，转动的角度越大则系统获得的动能越大。因此，为使杆头获得最大的动能，在人体结构允许、不影响击球精确度的条件下，挥杆施力过程应尽量增大转动的幅度。值得注意的是，不仅仅是人体一个部分如胯的转动幅度要尽量大，肩臂相对胯的转动、手转杆相对左臂的转动幅度也应尽量大。

　　另一方面，挥杆过程中身体及带动的杆头的位置相对改变也能增大杆头的动能。挥杆过程中，球杆与左手臂成夹角(构成一个倒L造型)随身体转动，转胯及转肩驱动使转动的身体及球杆获得动能。当手转杆发生后，杆头离身体转动中心的转动半径增加了一个杆身的长度，这时杆头随身体转动的线速度必然增加。

　　犹如溜冰中缩身快速原地转时伸展手臂增加手端线速度)，增加量为杆身长度乘以此刻肩臂转动的角速度，杆头的动能由此而骤增。正因为如此，手转杆在增加杆头速度和击球距离的能力上扮演关键的角色。根据能量守恒定律，杆头动能的这种增加必然导致身体转动能量的减少，手转杆打开球杆与左臂的夹角起到的是将身体转动能量向杆头传输的作用，这就是高尔夫教学中常提到的“能量释放”，其实，当我们明白其中的原理后用“能量传输”可能更合适。要使杆头由此获得尽量大的传输动能应该做到以下三点：身体及成倒L造型的臂及球杆的转动幅度尽量大，上杆到顶时，倒L造型中的杆身至少应该达到在头顶上方平置的位置;大力转体以加快身体转速(查看明星挥杆的慢动作，从其刚开始启动，杆身就被转弯就足以证明这点);击球前将倒L造型中的杆身尽量展开打直。

　　在击球前尽力控制住左脚后跟进而控制左腿不随身体的移动对增加杆头的速度有显著的效果。当一个物体自由运动的时候，突然在一个节点受到约束，其运动形式将变为绕这一节点的转动，在总动能没有改变的情况下，物体远离转动中心位置端头的线速度会大大提高。例如，一个匀速运动的杆。

　　当其一端被突然约束，如果忽略约束完成的过程中能量的损耗，则在转动形成后自由端的线速度达到原来速度的1.73倍。如果这个杆上质量分布靠自由端头更少一些，则杆头的速度还会更大些。体育运动力学中将这种人为制约人体运动的约束行为称为制动。虽然，人体挥杆下杆过程中左脚地面进而左腿等对身体移动的约束过程不是上例的理想状况，但基本规律是相符的。下杆开始后，身体重心从右脚向左平移，身体必然有向目标方向运动的速度，这样，击球前左脚以及左腿对身体的制动能借此增大杆头的速度。同时，这种制动也是前述以左脚跟为转动轴之一控制杆头击球方向的条件。

　　高尔夫球由于被杆头撞击而获得速度。按照动量定理，球飞出时的初始动量(球质量与球速度的乘积)等于撞击时间与撞击期间内杆头对球的平均撞击力的乘积。对同等质量的球，初始动量越大，则飞得越远。由于撞击时间太短(不超过0.01秒)，人体挥杆不可能在这么短的时间内改变撞击力，但持续撞击时间对球的动量的影响是明显的。所以，挥杆击球时，不能杆一碰球就松劲，或者是还没有碰球就已松劲，而是要尽量“送杆”以增加撞击时间。为此，击球时要尽量使三个转动的作用在击球时刻同时达到最大值。这种施力方式有两个效果，一是三个转动作用的力量都能全部发挥出来，使杆头能获得最大的击球速度，二是击球时刻保持的最大力量使杆头获得最大的加速度，从而能增加杆头撞击球的时间。

　　四、转动的差异性特征

　　两腿推动的胯的转动基本是在一个水平面的转动，两腿推动的转动体系包括跨及其以上身体以及手握的球杆，该转动在挥杆下杆时基本以左腿为轴，其转动惯量(转动惯量是该转动体系被转动的难易程度的度量)是最大的，但转动起来后所具有的动能也是最大的;扭腰转肩能带动肩及其以上手臂包括手握的球杆转动，该转动基本以脊椎为轴，其转动惯量为次;两

　　人体各部件组成的挥杆运动系统不是一个理想刚性构架，而是一个有一定弹性的构架，这个弹性构架在施力和运动过程中是会发生变形的。由此带来，从肌肉力量发出到后续身体部位的运动产生有一个时间上的滞后差异。运动部件离发力肌肉越远，中间部件越多，运动滞后越多，中间部件弹性越大，运动滞后越多。

　　举一个简单的例子，我们用手转动一根棍子，再对比转动一根同样长短的薄片，我们会发现：棍转动过程中，手回到开始位置时，棍端基本回到开始位置;薄片转动过程中，转动中的薄片有弯曲变形，所以，转动中手回到开始位置时，薄片端头滞后于开始位置，或者说，薄片端头要回到开始位置，手的转动必须超前于准备时的位置的。这一变形体的运动规律反映在的高尔夫挥杆运动中的最明显的现象是，在职业运动员球杆击球瞬间可以看到：胯、肩、球杆握把依次超前离开准备姿势的位置以胯最大，肩为次，而球杆握把最小。这是因为：两腿推动胯的水平转动，腰肌拉动肩的转动，两手驱动球杆握把的转动，它们传输到高尔夫球杆的远近是不一样的。

　　而从前述运动分析中看到，扭腰转肩的轴线被胯的转动带动转动，手转杆的轴线由肩及左臂的转动带动转动，但击球时刻三个转动系统转动轴必须落在过左脚脚跟与球垂直的板墙内，这是保证杆头速度指向目标的条件。从特征差异分析可以看到，腿转胯系统转动到位所需时间长，扭腰转肩系统次之，手转杆系统最小。因此，为保证击球时三个转动轴同时落在一个板墙内的一致性，腿转胯、扭腰转肩、手转杆要依次先后叠加施力和运动，这就是高尔夫挥杆下杆的主要顺序。

　　五、挥杆节奏的控制

　　多数业余球手特别是初学者往往很少在击球时刻既能保证三轴同时通过目标板墙，又能有最大杆头速度，更不能保持最大的作用力。他们要么不能控制方向，要么已经无法叠加后续的相对转动。例如：上杆到顶开始下杆时，腿转胯和扭腰转肩及手转杆通常下意识同时大力进行，由于胯转动慢，胯上左臂转动轴转动到目标板墙的时间长，而手转杆块，杆头转动到板墙的时间短，这样，杆头进入板墙击球时左臂转动轴不能落入板墙内，杆头速度方向必然失控。在上述腿转胯和手转杆同时大力启动的情况，如果为了保证杆头和左臂转动轴同时落入板墙，球手只能在杆头打入目标板墙前放慢手转杆的速度，直到保持与腿转胯的转动同步转动，而这种情况下，手转杆相对胯的转速为0，这样，也不可能有任何的“鞭端效应”了。由此可见，业余球手的挥杆动作首先要注意的是控制好下杆过程中三个转动启动的节奏。

　　当人体完成上杆并按马步站立转跨后，胯基本向右转动45度。这时考虑一个极端的做法，人体胯不再作水平转动，只作扭腰转肩带动下杆击球，此时肩转动的轴线偏离过左脚跟与球的垂直板墙，则球会向目标线偏右大约45度左右的方向飞去。所以，我们可以选择从胯回转45度，即从胯转到与目标线平行的位置去开始摸索启动转肩、转杆的合适位置。

　　需要注意的是, 因为腰肌在转肩上杆完成后已有拉紧, 当腿转胯开始后, 身体下部胯转动一定程度后会拉动上部腰肌，如果控制扭腰转肩启动时刻的意识不强, 就会不由自主地提前启动主动的扭腰转肩(沿上杆扭腰转肩的路径返回)。

　　因此，在通过上杆转肩拧紧腰肌后，要进行由下身转胯拧紧腰肌的姿势调整(从右肩的顺转变换为左胯的反转，以避免带动右肩提前反弹扭转)，在腿转胯启动后，应任由腰肌被下身的胯的转动进一步拧紧(如同反向拧紧弹簧)，然后腰肩保持这种被拉紧的状态随胯继续转动，直到启动转肩的合适位置才开始主动地扭腰转肩(释放被拧紧的弹簧并顺势加力拧弹簧)。这样做的效果除了能保证三转动轴及杆头同时过目标板墙，还能使肩相对胯的转动获得成倍并且爆发式的转动力量, 能做到这一步是掌握职业挥杆技术的标志之一。

　　人体上杆完成时，两手已带动杆把反向转动使球杆与左手臂形成倒L型，两手直接驱动球杆去打直这个倒L就是叠加在左臂上的转动。手转杆启动后有两个作用：一是产生杆对左臂的相对转动，直接增加杆头的线速度;二是球杆沿左臂展开后使杆头到身体转动中心的半径加大从而再使杆头线速度增大，实现将身体转动能量向杆头的传输。

　　由此，在下杆过程的前期，应尽量保持这个倒L造型围绕身体(参见下图，倒L从下杆位开始保持，至少转过了约90+45度)，以减小身体的转动惯量(重心离转动中心近则转动惯量小，这对于难以先启动胯转动的初学者是一个改进的办法之一)，从而使身体获得尽量大的转动速度并相应使身体获得足够大的转动能量。启动手转杆的时机可以参见下图的位置按照在杆头随左手腕一起通过目标板墙前尽量保持最小夹角的基本原则去摸索。

　　六、杆的控制面方向

　　由于高尔夫球有很好的弹性，击球过程中球面会发生一定的变形。当击球时，如果杆头速度方向与杆面朝向不一致，杆面不仅对球中心产生撞击力，还会因与变形球面的切向撞击对球面产生切向磨擦力,摩擦力的方向沿杆头速度在杆面投影的方向。在这两个力的作用下，球不仅冲向前方还绕球中心旋转，从而形成弧旋球。弧旋由击球时刻杆头速度方向偏往杆面所朝的方向。所以，挥杆击球时应使杆头的速度方向，对准目标，并且，此时杆面方向也应对准目标方向，这样球才会直线奔向目标。

　　实际上，标准球杆设计时已经考虑了握杆的左手腕、杆头在目标板墙内时，杆头速度方向是垂直目标板墙的，因而杆面被设计成当球杆被握置于垂直板墙内时，杆面与目标板墙一样正好对准目标方向。因此，一般情况下，只要按照前述控制杆头方向的条件击球，则杆面方向将自动与杆头速度方向一致指向目标，也即，只要按控制杆头方向的条件击球，无需人为地另外调整杆面。实际上在下杆击球前短暂的时间内人也无法对杆面方向进行判断和调整。

　　由于杆的长短的差异、人体高矮和强壮的差异，杆面方向和击球速度方向有一些固定性的偏差，这些偏差可以在挥杆准备时通过少量地前后移动球位、少量地旋转握把进行调整。另一方面, 如果挥杆准备时有意预留一定的杆面偏差, 就可以打出所需的左曲球或右曲球。

　　经常地练习高尔夫球，可以很好的提升比例，还有平衡性与准确性，高度的保持着注意力，也是一大要点之一，学会了高尔夫，你也会学会很多它本身具有的品质，从而融入到你的生活中，对你以后的人生也是非常有帮助的。

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