高爾夫揮杆最佳的效果是擊出的球又準又遠。得此效果的條件是杆面擊球時有準确的杆面方向、準确的杆頭速度方向、盡量大的杆頭速度以及盡量長的杆面與球碰撞接觸的時間。由于揮杆是人體對球杆的轉動作用,如果我們對人體用力原理以及身體部件與球杆系統的運動規律有一定的了解,我們就更容易理解高爾夫揮杆的動作要領,發現自己揮杆失誤的真正毛病。
一、高爾夫揮杆轉動的動力來源
高爾夫杆頭速度來源于人及球杆轉動的速度,而轉動速度由小到大則是在下杆過程中由人體持續施加于身體部件以及球杆的轉動驅動作用所緻。由于人體由一些部件及一些連接這些部件的活動關節組成,為簡化分析,我們需要将人體及球杆的運動簡化成胯、肩及左臂、球杆三個主要部分的運動。與此相對應,我們可以将人體的轉動驅動簡化為三個主要的轉動驅動:兩腿對胯的轉動驅動;扭腰對肩臂的轉動驅動;兩手對球杆的轉動驅動。兩腿對胯的轉動作用來源于兩條大小腿的交錯移動形成大腿對胯的一推一拉。扭腰對肩的轉動作用來源于腰肌及肩肌對肩的拉扭。兩手對球杆的直接轉動作用來源于兩手腕及右肘的協調轉動形成兩手對球杆握巴的直接轉動。
高爾夫揮杆運動中的水平轉動驅動作用往往為初學者忽視。其實,我們隻要體念打水漂的動作就會理會到水平轉動驅動的作用。打水漂的幾種打法:用轉手腕,揮臂 轉腕,水平轉肩 揮臂 轉腕,轉胯 轉肩 揮臂 轉腕。顯然,越往後的打法,效果越好。高爾夫揮杆水平轉動驅動主要來源于兩腿對胯的驅動。
在水平驅動過程中,左胯基本類似杠杆系統的支點,右胯類似動力點,右腿對右胯的推力類似動力,左右胯的連接線類似動力臂,球杆杆頭類似阻力點,杆頭的水平慣性力類似阻力,通過腰提升起來的手臂及球杆類似阻力臂。對這一杠杆系統的動态平衡分析及運動分析可以看到,由于此處動力能力(右腿的最大推力)和動力臂相對較大(相對于身體其它部位産生而言),所以能帶動的阻力點上的推動力也大,并且,右腿推動右胯的水平運動速度通過杠杆的傳輸能使杆頭水平運動速度放大多倍,其作用效果可想而知。
不僅如此,在下杆轉胯過程的前期,胯的轉動在下身反向擰緊腰肌,為扭腰轉肩儲備了彈性勢能,可加倍提高扭腰轉肩的力量和爆發程度。在行為上如何應用這一原理提高胯的轉動啟動力?可以參考拳擊運動中的馬步站位打右手直拳的動作,這種站姿推動胯的轉動幅度大,更有力量,更穩固站盤。并且,這種站姿自動克服了初學者通過左右移動胯而不是轉動跨帶動球杆的毛病,左右移動胯顯然對杆頭沒有速度的放大作用。
人體的三個主要的轉動作用猶如裝在人體的三個轉動發動機。人體揮杆過程中三個轉動作用都可以分别帶動球杆擊球,但三個轉動作用的轉動方位不一樣、施加作用所需的時間不一樣,如何使它們既能分别充分發揮作用又能協調一緻是揮杆技術的關鍵。為此,需要了解這三個轉動協調作用的一緻性以及它們的特征差異。
二、控制球杆端頭速度方向的條件
對于單個轉動物體,其轉動時的端頭速度方向一定是沿端頭與軸心連線的垂直方向。但是,多個相連轉動體的端頭速度方向則不一定這樣。為了解杆頭速度的方向,先看二個相連剛性體轉動的例子。
一般情況下二杆轉動時端頭相對地面的速度方向是不會垂直OO2連線的。隻有當二杆成一條直線時,端頭的絕對速度正好垂直OO2。在這一瞬間,端頭O2被轉動的L1杆所牽連的速度其方向與L1杆垂直,其大小等于L1杆轉動角速度乘L1 L2。此刻端頭O2相對O1轉動的速度其方向也與L1垂直,其大小等于L2繞O1轉動的角速度乘以L2。根據速度合成定理,此時端頭相對靜止的球的速度方向一定正好對準端頭與固定轉軸連線的垂直方向,其大小等于上述兩個速度的和。
可見,隻有兩個轉動物體的轉動軸及外端點在同一條直線上時,外端點的絕對速度方向正好垂直轉動軸與外端點的連線。
通過力學分析可以得出一般性的結論:多個相連剛體被分别轉動情況下,隻有全部這些轉動物體的轉動軸及外端點在同一平面時,外端點的絕對速度的方向一定垂直這一平面。
将這一結論應用到高爾夫揮杆中,按照前面三個轉動的簡化力學模型,隻要控制杆頭擊球時,使胯繞左腿轉動的軸線、肩繞脊椎轉動的軸線、杆繞左手腕轉動的軸線以及杆頭基本在同一無形的闆牆面内,則杆頭速度一定垂直這個面。隻要我們将這個闆牆面朝向目标,杆頭速度方向就會對準目标。這個闆牆面是我們揮杆準備時根據目标、球位、站位就能确定的,在此後的分析中将簡稱為目标闆牆面。
實際的高爾夫揮杆中,我們查看職業球員在擊球瞬間的照片發現,這時候左腳腳跟、左胯、左臂關節、左手腕以及杆頭基本在同一個平面内,這和理論上的結論有一點點的偏差,但運動特征是基本一緻的。形成偏差的原因是我們簡化的力學模型與身體實際揮杆的差異造成的,例如,身體部件是有一定變形的而不是完全的剛性物體,特别是左臂與肩之間在下杆過程中有一定的相對轉動而在前面的三個轉動的簡化模型中将這個轉動和扭腰轉肩簡化成一個主要轉動。
因此,根據理論分析的基本規律,考慮實際揮杆與理論分析模型的差異,參考職業運動員的标準結果,控制高爾夫杆頭速度方向對準目标的條件可以更直觀表述如下:隻要杆頭擊球時,胯繞左腿轉動的軸線、左臂繞肩轉動的軸線、杆繞左手腕轉動的軸線這三條軸線以及杆頭都同時通過過左腳腳跟及過球的垂直闆牆面,則杆頭速度一定指向目标。
我們應該以滿足上述三軸一頭同時通過目标闆牆的條件去控制杆頭擊球的速度方向。
三、增大轉動作用效果的條件
杆頭動能越大,擊球距離越遠。杆頭動能主要來源于三個轉動驅動持續作用于人體及球杆的結果。按照動能定理,動能的增加等于其增加過程中作用力所作的功,這個功等于該過程中力與路程的乘積的累積,在轉動體系中,這個功等于動能增加過程中轉動角度與轉動作用(力偶)的乘積的累積。由此可見,動能的增加不僅與力的大小有關,還與力作用經曆的路徑大小有關,物體在同樣力的作用下,經曆的路程越長則獲得的動能越大。同樣,對轉動系統,在轉動驅動的作用下,轉動的角度越大則系統獲得的動能越大。因此,為使杆頭獲得最大的動能,在人體結構允許、不影響擊球精确度的條件下,揮杆施力過程應盡量增大轉動的幅度。值得注意的是,不僅僅是人體一個部分如胯的轉動幅度要盡量大,肩臂相對胯的轉動、手轉杆相對左臂的轉動幅度也應盡量大。
另一方面,揮杆過程中身體及帶動的杆頭的位置相對改變也能增大杆頭的動能。揮杆過程中,球杆與左手臂成夾角(構成一個倒L造型)随身體轉動,轉胯及轉肩驅動使轉動的身體及球杆獲得動能。當手轉杆發生後,杆頭離身體轉動中心的轉動半徑增加了一個杆身的長度,這時杆頭随身體轉動的線速度必然增加(猶如溜冰中縮身快速原地轉時伸展手臂增加手端線速度),增加量為杆身長度乘以此刻肩臂轉動的角速度,杆頭的動能由此而驟增。正因為如此,手轉杆在增加杆頭速度和擊球距離的能力上扮演關鍵的角色。
根據能量守恒定律,杆頭動能的這種增加必然導緻身體轉動能量的減少,手轉杆打開球杆與左臂的夾角起到的是将身體轉動能量向杆頭傳輸的作用,這就是高爾夫教學中常提到的“能量釋放”,其實,當我們明白其中的原理後用“能量傳輸”可能更合适。要使杆頭由此獲得盡量大的傳輸動能應該做到以下三點:身體及成倒L造型的臂及球杆的轉動幅度盡量大,上杆到頂時,倒L造型中的杆身至少應該達到在頭頂上方平置的位置;大力轉體以加快身體轉速(查看明星揮杆的慢動作,從其剛開始啟動,杆身就被轉彎就足以證明這點);擊球前将倒L造型中的杆身盡量展開打直。
在擊球前盡力控制住左腳後跟進而控制左腿不随身體的移動對增加杆頭的速度有顯著的效果。當一個物體自由運動的時候,突然在一個節點受到約束,其運動形式将變為繞這一節點的轉動,在總動能沒有改變的情況下,物體遠離轉動中心位置端頭的線速度會大大提高。例如,一個勻速運動的杆。
當其一端被突然約束,如果忽略約束完成的過程中能量的損耗,則在轉動形成後自由端的線速度達到原來速度的1.73倍。如果這個杆上質量分布靠自由端頭更少一些,則杆頭的速度還會更大些。體育運動力學中将這種人為制約人體運動的約束行為稱為制動。雖然,人體揮杆下杆過程中左腳地面進而左腿等對身體移動的約束過程不是上例的理想狀況,但基本規律是相符的。下杆開始後,身體重心從右腳向左平移,身體必然有向目标方向運動的速度,這樣,擊球前左腳以及左腿對身體的制動能借此增大杆頭的速度。同時,這種制動也是前述以左腳跟為轉動軸之一控制杆頭擊球方向的條件。
高爾夫球由于被杆頭撞擊而獲得速度。按照動量定理,球飛出時的初始動量(球質量與球速度的乘積)等于撞擊時間與撞擊期間内杆頭對球的平均撞擊力的乘積。對同等質量的球,初始動量越大,則飛得越遠。由于撞擊時間太短(不超過0.01秒),人體揮杆不可能在這麼短的時間内改變撞擊力,但持續撞擊時間對球的動量的影響是明顯的。所以,揮杆擊球時,不能杆一碰球就松勁,或者是還沒有碰球就已松勁,而是要盡量“送杆”以增加撞擊時間。為此,擊球時要盡量使三個轉動的作用在擊球時刻同時達到最大值。這種施力方式有兩個效果,一是三個轉動作用的力量都能全部發揮出來,使杆頭能獲得最大的擊球速度,二是擊球時刻保持的最大力量使杆頭獲得最大的加速度,從而能增加杆頭撞擊球的時間。
四、轉動的差異性特征
兩腿推動的胯的轉動基本是在一個水平面的轉動,兩腿推動的轉動體系包括跨及其以上身體以及手握的球杆,該轉動在揮杆下杆時基本以左腿為軸,其轉動慣量(轉動慣量是該轉動體系被轉動的難易程度的度量)是最大的,但轉動起來後所具有的動能也是最大的;扭腰轉肩能帶動肩及其以上手臂包括手握的球杆轉動,該轉動基本以脊椎為軸,其轉動慣量為次;兩手推動的體系就僅是球杆,該轉動基本以左手腕為軸,轉動慣量最小。轉動體系轉動的角加速度與轉動作用的大小成正比,與其轉動慣量成反比。顯然,要完成一定角度的轉動,轉動慣量大的轉動系統要比轉動慣量小的轉動系統所需的時間要長一些。
人體各部件組成的揮杆運動系統不是一個理想剛性構架,而是一個有一定彈性的構架,這個彈性構架在施力和運動過程中是會發生變形的。由此帶來,從肌肉力量發出到後續身體部位的運動産生有一個時間上的滞後差異。運動部件離發力肌肉越遠,中間部件越多,運動滞後越多,中間部件彈性越大,運動滞後越多。舉一個簡單的例子,我們用手轉動一根棍子,再對比轉動一根同樣長短的薄片,我們會發現:棍轉動過程中,手回到開始位置時,棍端基本回到開始位置;薄片轉動過程中,轉動中的薄片有彎曲變形,所以,轉動中手回到開始位置時,薄片端頭滞後于開始位置,或者說,薄片端頭要回到開始位置,手的轉動必須超前于準備時的位置的。這一變形體的運動規律反映在的高爾夫揮杆運動中的最明顯的現象是,在職業運動員球杆擊球瞬間可以看到:胯、肩、球杆握把依次超前離開準備姿勢的位置以胯最大,肩為次,而球杆握把最小。
這是因為:兩腿推動胯的水平轉動,腰肌拉動肩的轉動,兩手驅動球杆握把的轉動,它們傳輸到高爾夫球杆的遠近是不一樣的。
而從前述運動分析中看到,扭腰轉肩的軸線被胯的轉動帶動轉動,手轉杆的軸線由肩及左臂的轉動帶動轉動,但擊球時刻三個轉動系統轉動軸必須落在過左腳腳跟與球垂直的闆牆内,這是保證杆頭速度指向目标的條件。從特征差異分析可以看到,腿轉胯系統轉動到位所需時間長,扭腰轉肩系統次之,手轉杆系統最小。因此,為保證擊球時三個轉動軸同時落在一個闆牆内的一緻性,腿轉胯、扭腰轉肩、手轉杆要依次先後疊加施力和運動,這就是高爾夫揮杆下杆的主要順序。
五、揮杆節奏的控制
多數業餘球手特别是初學者往往很少在擊球時刻既能保證三軸同時通過目标闆牆,又能有最大杆頭速度,更不能保持最大的作用力。他們要麼不能控制方向,要麼已經無法疊加後續的相對轉動。例如:上杆到頂開始下杆時,腿轉胯和扭腰轉肩及手轉杆通常下意識同時大力進行,由于胯轉動慢,胯上左臂轉動軸轉動到目标闆牆的時間長,而手轉杆塊,杆頭轉動到闆牆的時間短,這樣,杆頭進入闆牆擊球時左臂轉動軸不能落入闆牆内,杆頭速度方向必然失控。在上述腿轉胯和手轉杆同時大力啟動的情況,如果為了保證杆頭和左臂轉動軸同時落入闆牆,球手隻能在杆頭打入目标闆牆前放慢手轉杆的速度,直到保持與腿轉胯的轉動同步轉動,而這種情況下,手轉杆相對胯的轉速為0,這樣,也不可能有任何的“鞭端效應”了。由此可見,業餘球手的揮杆動作首先要注意的是控制好下杆過程中三個轉動啟動的節奏。
當人體完成上杆并按馬步站立轉跨後,胯基本向右轉動45度。這時考慮一個極端的做法,人體胯不再作水平轉動,隻作扭腰轉肩帶動下杆擊球,此時肩轉動的軸線偏離過左腳跟與球的垂直闆牆,則球會向目标線偏右大約45度左右的方向飛去。所以,我們可以選擇從胯回轉45度,即從胯轉到與目标線平行的位置去開始摸索啟動轉肩、轉杆的合适位置。
需要注意的是, 因為腰肌在轉肩上杆完成後已有拉緊, 當腿轉胯開始後, 身體下部胯轉動一定程度後會拉動上部腰肌,如果控制扭腰轉肩啟動時刻的意識不強, 就會不由自主地提前啟動主動的扭腰轉肩(沿上杆扭腰轉肩的路徑返回)。因此,在通過上杆轉肩擰緊腰肌後,要進行由下身轉胯擰緊腰肌的姿勢調整(從右肩的順轉變換為左胯的反轉,以避免帶動右肩提前反彈扭轉),在腿轉胯啟動後,應任由腰肌被下身的胯的轉動進一步擰緊(如同反向擰緊彈簧),然後腰肩保持這種被拉緊的狀态随胯繼續轉動,直到啟動轉肩的合适位置才開始主動地扭腰轉肩(釋放被擰緊的彈簧并順勢加力擰彈簧)。這樣做的效果除了能保證三轉動軸及杆頭同時過目标闆牆,還能使肩相對胯的轉動獲得成倍并且爆發式的轉動力量, 能做到這一步是掌握職業揮杆技術的标志之一。
人體上杆完成時,兩手已帶動杆把反向轉動使球杆與左手臂形成倒L型,兩手直接驅動球杆去打直這個倒L就是疊加在左臂上的轉動。手轉杆啟動後有兩個作用:一是産生杆對左臂的相對轉動,直接增加杆頭的線速度;二是球杆沿左臂展開後使杆頭到身體轉動中心的半徑加大從而再使杆頭線速度增大,實現将身體轉動能量向杆頭的傳輸。由此,在下杆過程的前期,應盡量保持這個倒L造型圍繞身體(倒L從下杆位開始保持,至少轉過了約90 45度),以減小身體的轉動慣量(重心離轉動中心近則轉動慣量小,這對于難以先啟動胯轉動的初學者是一個改進的辦法之一),從而使身體獲得盡量大的轉動速度并相應使身體獲得足夠大的轉動能量。啟動手轉杆的時機可以參見下圖的位置按照在杆頭随左手腕一起通過目标闆牆前盡量保持最小夾角的基本原則去摸索。
六、杆的控制面方向
由于高爾夫球有很好的彈性,擊球過程中球面會發生一定的變形。當擊球時,如果杆頭速度方向與杆面朝向不一緻,杆面不僅對球中心産生撞擊力,還會因與變形球面的切向撞擊對球面産生切向磨擦力,摩擦力的方向沿杆頭速度在杆面投影的方向。在這兩個力的作用下,球不僅沖向前方還繞球中心旋轉,從而形成弧旋球。弧旋由擊球時刻杆頭速度方向偏往杆面所朝的方向。所以,揮杆擊球時應使杆頭的速度方向,對準目标,并且,此時杆面方向也應對準目标方向,這樣球才會直線奔向目标。
實際上,标準球杆設計時已經考慮了握杆的左手腕、杆頭在目标闆牆内時,杆頭速度方向是垂直目标闆牆的,因而杆面被設計成當球杆被握置于垂直闆牆内時,杆面與目标闆牆一樣正好對準目标方向。因此,一般情況下,隻要按照前述控制杆頭方向的條件擊球,則杆面方向将自動與杆頭速度方向一緻指向目标,也即,隻要按控制杆頭方向的條件擊球,無需人為地另外調整杆面。實際上在下杆擊球前短暫的時間内人也無法對杆面方向進行判斷和調整。
由于杆的長短的差異、人體高矮和強壯的差異,杆面方向和擊球速度方向有一些固定性的偏差,這些偏差可以在揮杆準備時通過少量地前後移動球位、少量地旋轉握把進行調整。另一方面, 如果揮杆準備時有意預留一定的杆面偏差, 就可以打出所需的左曲球或右曲球。
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