Skip to content

Tháng: Tháng Mười 2021

Lớp vật lý bóng chuyền: Làm thế nào để giao bóng nổi một cách khoa học?

Đối với việc phát bóng, nhiều người sẽ có phương pháp riêng, nhưng làm sao để giải thích cho nhiều người một cách khách quan? Vì vậy, chúng tôi đã đưa Pete Heureux, người tốt nghiệp Học viện Công nghệ California (MIT), anh ấy không chỉ có bằng vật lý mà còn là một vận động viên bóng chuyền đã chơi hơn 20 năm.

Vật lý phân tích

High-speed top-spin khó khăn nhưng ít nhất là có thể dự đoán được. Bất cứ ai phải đối mặt với một cú giao bóng nhảy điển hình, đều biết bóng sẽ đi qua như thế nào. Bóng di chuyển hoặc quay càng nhanh, nó sẽ rơi xuống dưới chân hoặc rơi ra sau vai của bạn càng nhanh. Nguyên tắc vật lý của quả giao bóng nổi rất đơn giản, khi quả bóng quay, nó sẽ kéo theo nhiều không khí bên dưới quả bóng hơn và không khí bên dưới quả bóng phải di chuyển nhanh hơn không khí ở phía trên để chuyền trong cùng một thời điểm.

Nguyên tắc Bernoulli phát biểu rằng áp suất không khí càng nhanh thì áp suất không khí càng giảm, do đó áp suất không khí ở phía trên càng cao thì áp suất không khí ở phía dưới càng giảm, buộc quả bóng hướng xuống dưới. Người chơi có ít thời gian hơn để phản ứng với các bước nhảy, nhưng vẫn có thể phản ứng trực quan với các đường bay có thể đoán trước.

Cần quan tâm đến vấn đề sức đề kháng khi giao bóng

Ngược lại, nguyên tắc vật lý của float đảm bảo rằng bạn không thể biết nó đang đi đâu. Một quả bóng không quay bị ảnh hưởng bởi sự tương tác không thể đoán trước giữa lực cản, lực nâng và cái gọi là “khủng hoảng lực cản”. Khi hiểu rõ hơn về các chi tiết của các lực này, chúng ta có thể bắt đầu quan sát cách điều khiển hai biến số mà chúng ta có thể kiểm soát: tốc độ tiếp xúc và góc. Một khi quả bóng rời khỏi tay chúng ta, chúng ta sẽ tin rằng vật lý sẽ tiếp quản và làm mọi thứ cho chúng ta.

Khi tốc độ của không khí chuyển động tăng từ 0, không khí chảy qua quả cầu lan truyền dưới dạng “dòng chảy tầng”. Ma sát giữa quả bóng và không khí chuyển động gây ra sự hình thành một lớp không khí ở sát bề mặt.

Ở tốc độ rất thấp, từ biên trước đến điểm sau, không khí tiếp xúc với bóng hoàn toàn không chuyển động (so với bóng). Khi nó cọ xát lớp tiếp theo, không khí chạy chậm lại, và độ dày của lớp biên được đo bằng cách vận tốc không khí đi được bao xa, từ bề mặt trước khi nó chạm vào quả bóng (đường thẳng trong hình). “Hệ số kéo” (hệ số cản) là thước đo độ bền của không khí bám vào bề mặt của quả bóng. Khi quả bóng chuyển động càng nhanh trong không khí, thì không khí càng khó ở trên đường biên. Khi các phân tử này mất khả năng kết dính, quả bóng trở nên kém nhớt hơn và hệ số cản giảm.

Cuối cùng sẽ có một tốc độ, các lớp ranh giới không còn có thể giữ lại với nhau nữa, và chúng tách ra ở đâu đó dọc theo đường biên của quả bóng. Trạng thái này được gọi là “nhiễu loạn” (hệ số cản).

Sau khi bóng chuyển sang trạng thái hỗn loạn hoàn toàn, lực cản giảm đáng kể

Sau khi bóng hoàn toàn chuyển sang trạng thái hỗn loạn, lực cản sẽ giảm đi đáng kể, và quá trình chuyển đổi từ dòng chảy tầng sang dòng chảy rối còn được gọi là “khủng hoảng lực cản”. Có nhiều yếu tố giúp xác định tốc độ mà một quả bóng cụ thể sẽ trải qua những thay đổi mạnh như vậy. Kích thước và hình dạng của quả bóng, độ nhẵn của bề mặt trong không khí và thời tiết đều tương tác một cách phức tạp khó lường và chỉ có thể đo được trong một đường hầm gió. Các nhà vật lý đã kết hợp nhiều yếu tố gây ra sự thay đổi trạng thái này thành một con số duy nhất, mà họ gọi là “Số Reynolds” (Reynolds Number, Re). Số Reynolds tính đến mật độ khối lượng và độ nhớt của không khí (chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ), đường kính của quả bóng và tốc độ không khí đi qua bề mặt của nó.

Mặc dù tất cả các yếu tố này có thể thay đổi do các điều kiện bên ngoài khác nhau, nhưng tốc độ là lý do chính tạo nên sự khác biệt lớn nhất giữa mỗi lần giao bóng. Tốc độ mà một quả bóng đạt đến trạng thái hỗn loạn thực sự được gọi là “tốc độ tới hạn” trong vật lý. Nếu hiểu theo các con số, số Reynolds ở tốc độ tới hạn có thể thay đổi từ 170.000 đến 300.000. Những con số như thế này rất khó để tôi cảm nhận bằng trực giác, cho nên vì mục đích thực tế, tôi sẽ tham khảo tốc độ quả bóng mà chúng đại diện, phân biệt chúng ta đã đưa ra phạm vi 10 m / s đến 25 m / s. Nếu bóng được giao từ đường biên ngang và tốc độ chậm nhất mà bóng dự kiến ​​sẽ qua lưới là khoảng 12 m / s, và cầu thủ chuyên nghiệp giỏi nhất có thể thực hiện cú giao bóng nhảy (jump serve) với tốc độ khoảng 30. m / s.Đây là phạm vi mà quả cầu nổi phải tồn tại.

Là một cầu thủ bóng chuyền, tôi không thể không nghĩ đến điều này: lần tới khi tôi giao bóng, đối thủ của tôi sẽ gặp rắc rối lớn.

Tóm tắt

Bây giờ chúng ta đã biết điều gì có thể xảy ra khi quả bóng được ném và chúng ta đã hiểu một số lý do tại sao quả bóng lại di chuyển trong khi bay, vậy chúng ta thực hành nó như thế nào? Hãy nhanh chóng xem lại nó.

  1. Bóng chuyền gặp khủng hoảng về lực cản ( từ đối kháng thấp lên đối kháng cao) Tốc độ xảy ra phụ thuộc vào loại bóng và điều kiện không khí. Các quả bóng mịn hơn có một cuộc kháng tốc độ cao hơn. Nhiệt độ không khí cao hơn tương đương với vận tốc tới hạn thấp hơn.
  2. Trong quá trình hỗn loạn tốc độ cao, quả bóng chuyền sẽ đồng thời chịu lực cản và lực nâng thẳng đứng, lực nâng này tăng theo bình phương tốc độ.
  3. Khả năng không thể đoán trước của quả bóng lơ lửng là phạm vi tiếp đất khoảng 1 đến 5 mét.
  4. Tất cả các điều kiện được liệt kê ở trên chỉ xảy ra với quả bóng không quay

Và khi chúng taphát bóng, chúng ta phải làm gì?

  1. Tránh để bóng lăn! Ngay cả khi cuộn nhỏ nhất cũng sẽ làm giảm lực nâng và giới hạn nó theo hướng quay. Việc quay cũng giữ cho hệ số cản trên mức khủng hoảng.
  2. Đánh giá thiết bị của bạn để đảm bảo rằng quả bóng của bạn có thể tồn tại trong cuộc kháng cự một cách tốt nhất có thể.
    • Bóng mịn sẽ được giao nhanh hơn bóng thô
    • Những quả bóng lớn hơn, nhẹ hơn có thể được giao nhanh hơn những quả bóng nhỏ hơn, nặng hơn
    • Tiếp xúc không cần thiết có thể gây lăn nhiều hơn.
  3. Đánh giá xem các điều kiện khác nhau sẽ ảnh hưởng đến giao bóng như thế nào
    • Gió ngược có thể được cung cấp nhanh hơn để có được nhiều lực nâng và lực cản hơn; nhưng gió ngược có thể chậm hơn và gần với lực cản.
    • Đứng trên đường giao bóng cho phép có nhiều thời gian và lực cản hơn để di chuyển bóng; nhưng khi nhắm đến tốc độ quan trọng, quả giao bóng chậm hơn từ đường cuối sân sẽ dễ kiểm soát hơn.
    • Nếu tốc độ tới hạn là mục tiêu, tốc độ phát sẽ chậm hơn khi thời tiết nóng và ngược lại.
  4. Điều chỉnh quỹ đạo của bóng để tính đến phạm vi tiếp đất.
    • Do trọng lực, các vòng cung cao hơn có thể bắt đầu và kết thúc nhanh hơn. Khi quả bóng rơi từ trên cao xuống, chuyển động thẳng đứng có thể lớn hơn, nhưng lực cản sẽ chỉ làm chậm tốc độ của quả bóng mà không làm thay đổi quỹ đạo của nó. Những cú giao bóng phẳng dễ vận hành hơn vì chúng gần như hoàn toàn phụ thuộc vào tốc độ tiếp xúc.
    • Trong đường ngắm. Bóng nổi có thể di chuyển được, vị trí hạ cánh mục tiêu phải cách đường biên ít nhất 1 mét và cách lưới hoặc đường cuối sân ít nhất 2 mét.
  5. Tránh để bóng lăn! Vấn đề này quan trọng đến mức cần phải nhắc lại một lần nữa. Theo kinh nghiệm của tôi, bạn đánh bóng càng mạnh thì càng khó kiểm soát bóng. Và tôi càng đến gần đường cuối sân và lực càng nhẹ thì tôi càng có thể nhắm chính xác vào tâm quả bóng.

Tôi chân thành hy vọng rằng bài viết này có thể giúp ích cho bạn. Bóng lướt của tôi ngày càng trở nên quen thuộc hơn nhờ nghiên cứu bài viết này. Tôi có thể thấy rõ hơn những thay đổi trong chuyển động của quả bóng, đánh giá gió và cảm giác, và cách tôi nên đứng. Những điều này kết hợp với nhau để tạo ra kết quả khó lường nhất. Chúng ta hãy cùng nhau nghiên cứu và hẹn gặp lại các bạn trên sân đấu nhé! nào!