Friday, March 22, 2013

獨特性能-重量分布(四)


現在溜溜球,大家最在意的就是重量分布
若溜溜球廠商將其他部位都設計得很好,那最後只剩下每一顆設計不同的重量與重量分布了
而這個重量與重量分布就決定了這一顆溜溜球它的手感是速度型還是沉穩型
今天將用理論的方式帶大家繼續深入了解
首先我們必須先搞清楚大部分溜溜球的"運動"方式
所謂的運動呢,就是指他的移動的方式


以線拉直的時候來說,溜溜球是一個圓形的重物綁在繩子上做繞圈的動作
線不拉直的時候,就是一般物體在空間中的拋射運動(因為受到重力引響)

而繞圈動作又可以分為
有的時候以綁住的部分為圓心(環遊世界)
有的時候以手指頭為圓心,且繞轉的半徑會不斷改變(Double or Nothing)

但無論如何,都是一個圓形的重物藉由繩子在做繞圈動作與拋射而已
目前我們搞定了第一部分

再來根據這樣的運動方式我們去找了一些理論
在物體進行拋射運動前,是先施力將它頭扔出去,就好比丟棒球一樣
再丟出去後,物體只受重力引響,而不論物體有多重,在空中的時間都會是一樣的
就好比在高樓同時丟下蘋果與保齡球,兩者會同時到達地面(不考慮空氣阻力)


若要球在空中停留的久,那你丟出去的力道就要很強
這就是 F = ma  你施予物體的力量大,加速度就快,在這樣短短的加速形成內(手丟動它的過程)
球被加速到一個速度才離開,這個速度V越大,停留在空中的時間就越久
物體越重,你越難將物體加速至較高的速度

由此可看出,溜溜球在空中停留的時間與兩者有關
第一 你的力道
第二 溜溜球的重量

再來繞圈運動呢?
由於繞圈運動又牽扯到物體的旋轉,所以這個時候我們必須考慮轉動慣量
而不是一般的 F = ma,是  T = Iα
T是扭矩(扭力),意思是力量 X 力臂,I是物體的轉動慣量,α是角加速度
簡單來說,就是一個東西容不容易被繞動、轉動,就看你所施予的扭矩與他的轉動慣量而已
所以我們之前才介紹轉動慣量

可是溜溜球不是只繞著溜溜球的軸心轉動
而是以不斷變化的半徑繞著我們的手指頭或是手掌轉動
這個時候就必須搬出"平行軸定理"了,下面是平行軸定理的公式
平行軸定理在講的也是轉動慣量,但是是另一個中心點的轉動慣量
這樣說好了
空轉慣性是以溜溜球的軸心為中心的轉動慣量
那若要改計算以手指為中心的轉動慣量時,就必須使用平行軸定理

大家可能看不懂,沒關係我們用溜溜球的招式來解釋
當我們在做Double or Nothing的時候,溜溜球就以黃色的軌跡在繞我們的手指
紅線的地方,就是溜溜球繞著我們左手食指跑的半徑d,半徑是隨時在變化的
而溜溜球本身具有自己的轉動慣量Ic,這是我們之前所提到的
根據上面的公式,最後的轉動慣量就是整個加起來的Iz


差不多講到這裡就講完了
這些到底在說甚麼呢?

溜溜球速不速度,其實並不是溜溜球真正的速度
溜溜球不像賽車,有所謂的急速
溜溜球的速度在賽車上,比較接近賽車的"加速性能"

溜溜球的加速性能越好,你就會覺得溜溜球越速度
因為你只要輕輕帶動它一下,它馬上就可以到你要的位置,不拖泥帶水
就好比賽車輕踩油門一樣

上面兩個公式告訴了我們
溜溜球的加速性能,撇開一些球以外的東西
像是選手的力道,線的長度這種應為每次做招都必須這樣,所以我們也不考慮

溜溜球的加速性能的主因不外乎就是兩個  重量與轉動慣量
搭配之前文章所介紹的,其實就是溜溜球的重量與輛外兩個方向的轉動慣量而已
當溜溜球繞動的方向都與溜溜球球體平行時(像是 double or nothing),這個時候就考慮空轉慣性
當溜溜球繞動的方向有包含側向的時候,那就要考慮側向慣性

所謂的側向動作,包含了斜向技還有下面這種常見的招式(gyroscope)




好了
理論差不多講到這邊就可以了
以下我們來談談我個人實際應用的心得


有人問說為什麼Speeder重量全都分布在外側卻算是速度球
分布在外側的空轉慣性(轉動慣量)不是很大嗎?
首先我們來看看Speeder的數據
直徑56 寬度38 重量65

所謂的空轉慣性看的是等效重量環的半徑與重量環的重量,這在之前有提到
Speeder這顆球,直徑56mm,它的重量環半徑大概是51~52mm左右,因為它中間也有重量
但整體重量才65g而已

若限制科溜溜球的直徑只能是56,重量只能是65
那Speeder的空轉慣性當然是算大

但有沒有想過,若把Speeder做得更輕,或是把它的重量環放在中間一點呢?

現在我們來看其他球

PHENOM系列同樣為世界冠軍鈴木裕之所打造
但是來看看Phenomizm的數據
直徑與寬度幾乎與Speeder一樣,但是重量卻是67.7g
重量增加了,可是用起來卻差不多,這甚麼意思?

因為它把等效重量環的半徑縮小了,所以空轉慣性在這樣的重量下並不會明顯增加
反而因為球體重量增加,導致它在做一些招的時候會比較穩,球不會跑得太快
而且也因為這樣重量環的設計,讓側向慣性變小了,所以可以使出一些特殊斜向的招式
但當然,使用喜好是因人而異

通常我都拿Speeder來當作設計標準
若你要一顆類似Speeder的速度球,可以考慮與他完全一樣的重量與等效重量環半徑
或是說,重量增加、半徑減少,也可以半徑增加、重量減少
反正讓最後數值差不多就好


那若我要一顆很沉或是空轉慣性很大的溜溜球呢?
那簡單,我整個重量增加,或是半徑增加,做出空轉慣性更大的球就好
這就是為什麼睡眠王的球都是又大又重

那有沒有速度更快的球呢?
當然也有
你只要把重量減少,或是半徑也減少,那整顆球速度就會更快
但我實際測試過,這種球不太好用,因為通常這樣數據的球就是過於輕飄
球用起來會非常飄

以下結論可重要了,要仔細看喔
網路上這麼多溜溜球到底怎麼選? 怎麼選才會選到自己想要的手感?
若你沒辦法每顆都試的話

很簡單
拿一顆你最熟的球,若有你最喜歡的那更好
就按照我上面所說的,若你認為Speeder最好
那你可以看看你現在考慮的球,它的重量環大概在甚麼位置
重量是多少,去做一個大概的估算,猜想這顆還沒買的球與你手上的Speeder差距會是多少

若你期待一顆直徑58,重量也都放在最外圈,且整顆重量68g的溜溜球要與Speeder一樣
那幾乎是不可能的

這樣關於重量分布的部分
各位有懂了嗎?




呵呵
很多人說讀書沒有用
尤其是在國中、高中的時候,讀這些數學、物理到底要幹嘛啊?
讀微積分有用嗎? 我買東西又不會用到
其實是你沒讀通而已
若真的讀通了,你看看
現在買溜溜球不就用到了,只是我用經驗方式來分享而已
實際上這些都是物理中的特性而以
誰說溜溜球的性能與理論無關?

說無關是因為你還不懂、還沒讀通
溜溜球性能不全然與科學、理論無關,難道還與魔法有關嗎?
會乍看之下以為這部分無關,是因為考慮太多變因,且不瞭解甚麼可以捨去、忽略

這世界上有甚麼與科學無關的?
所謂的科學不就是可以重複驗證、說明一件事情的過程而已
當一件事情有所謂的不科學時不過就是我們人類還不夠了解
但總有一天會變成科學的(徹底了解),就好比宇宙一樣、上帝粒子一樣

別把科學看得太遙不可及
搖不可及是因為你從來不去想

希望藉由這一系列重量分布的文章可以幫助你選擇到你想要的溜溜球



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