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2014年6月6日 星期五

小白球的科學(一)

近幾年來,在臺灣高爾夫球好手曾雅妮在LPGA的優異表現,不僅讓臺灣在世界體壇的能見度提高,也在國內颳起一陣小白球旋風,越來越人關注高爾夫球運動。當我們在幫妮妮加油時,如能瞭解其中所運用的原理,不僅可以欣賞世界級的高超球技,也同時充實了科學知識,可使球賽更添樂趣。
高爾夫球是一種『擊準運動』,打球者必須克服自然及人為障礙,將小白球打入遠方果嶺上的小洞,致勝關鍵在於擊球的「準確性與距離」。由於整個過程相當複雜,討論的焦點將集中在球的飛行。
高爾夫球球桿面與球接觸的面積相當小,桿身又長,要精準將球打得又直又遠絕非易事。球受撞擊後,經歷了球桿能量轉移、球起飛軌道、飛行歷程與滾動距離等四個過程。
球受到撞擊後,小白球獲得能量飛出,根據研究,影響飛行要素有1.旋轉,2.發射角度,3.初速,4.空氣動力學。

資料來源:洪欽山,2005,屏東科技大學碩士論文。
高爾夫球速度與選手本身及球桿兩部分因素有關,前者包括手臂長度、擊球的準確性和揮桿速度等因素,後者則與球桿桿身和桿頭重量兩項因素有關。高爾夫球桿有很多種,若以桿頭材質而言,分成木桿與鐵桿兩種,前者是用來擊出遠距離的球,後者則是用來接近目標。在1980年代後,原來以柿木製的木桿頭已經被不銹鋼、甚至是鈦合金取代。
根據研究,發球時,球桿擊中球瞬間,桿頭速度為160 km/hr,透過動量的轉移,球以時速216公里飛出,如果將球桿頭質量加倍,例如,由 200增加至400公克,相同樣條件下,球速將增加為 238 km/hr,即使重量大幅增加1000倍,球速亦僅達238 km/hr,因此,桿頭的質量並非影響球飛行主要因素。
但增加揮桿速度,球速的變化情形如何?如果揮桿的速度增加,讓桿頭的速度提升為兩倍,則球速幾乎也是以兩倍的速度飛出,這也是為何在每一洞開球的時候,選手要以大幅度的方式揮桿,其目的就是為了以提高速度。此外,做為遠距離開球用的1號球桿,比其他球桿來得長,在相同條件下揮桿,球桿頭的速度是最大的,高爾夫球跑的距離因此是最長的。
高爾夫球雖然看似小小一顆,但要打好球卻不容易,運用的科學原理並不少,千萬別「小」看它喔。

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