本壘打的科學原理

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問問任何芝加哥小熊隊或波士頓紅襪隊的球迷:贏得棒球比賽並不容易。事實上,多年來,科學家們一直在嘗試弄清楚這項美國國民運動背後的物理原理。現在,兩份報告更好地解釋了這項運動的複雜性——從接高飛球到擊出本壘打。

在今天出版的《自然》雜誌上,牛津大學的彼得·麥克勞德和他的同事闡明瞭外野手如何跟蹤來球以便接住它。研究人員提出,球員需要記住兩個角度:球的垂直高度和(相對於他最初看到球的位置)視線必須水平移動以跟蹤球的軌跡的角度。他們發現,當遵循接高飛球的最佳路徑時,前一個角度以可變速率增加,隨時間減慢,而後一個角度以恆定速率增加。 按照這些約束條件程式設計的模擬棒球運動員採取了與真實外野手在比賽情況下相似的路線。報告稱,這表明外野手在開始跑動時並沒有考慮球可能落在哪裡。正如作者指出的那樣,“你並不確切知道球會落在哪裡,但你知道你是否能夠攔截它。這大概反映了你已經能夠滿足(或不滿足)約束條件的知識。”

同時,發表在11月刊的《美國物理學雜誌》上的研究結果解釋了擊球手如何透過擊出本壘打來增加完全避開外野手的機會。 加州大學戴維斯分校的格雷戈裡·S·薩維茨基和蒙特·哈伯德,以及劍橋大學的威廉·J·斯特朗格,使用了改進的棒球投球、擊球和飛行階段模型,來研究本壘打揮杆的必要標準。他們發現,將球擊出全壘打最重要的因素是球棒在接觸球瞬間的速度——球棒速度越快,擊出的球就越遠。 研究小組發現,球棒的材質影響不大,因為鋁製球棒的計算結果與木製球棒的計算結果沒有顯著差異。 此外,研究人員確定,“最佳擊打的曲球將比快速球和指節球飛得更遠,因為投出的曲球上的有利上旋在與球棒碰撞時得到增強。” 為了增強這種效果,哈伯德指出,球員應該擊打球略低於中心的位置。 當然,紐約揚基隊的阿隆·布恩在擊出第11局本壘打,結束紅襪隊進軍當年世界大賽的征程時,不太可能考慮最佳角度和球的旋轉。

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