棒球的物理原理

棒球的物理原理(如有疑問歡迎指正)
為何球會變化? 變化球以力學概念分為兩種類型 1.旋轉型: 根據流體力學物體兩測的流體流速不同造成了壓力差，跟一般飛機翼的原理類似，當球有旋轉並且前進運動空氣相對流速快的一側壓力會大於空氣相對流速慢的一側，讓球產生側向壓力而變化。 2.重力型:靠本身的重力及地心引力球會往重心方向運動，例如不倒翁及羽毛球飛行羽毛總是在後面一般。	<假設球以逆時針旋轉> 黑色箭頭:球前進方向紅色箭頭:氣流方向青色箭頭:流速產生的壓力藍色箭頭:球的變化方向
球真的會像蝴蝶一樣飛嗎? 會球是圓的，因為球體並非百分之百均勻的材質球體的重量中心必定不會在形體的中心(形心)，會有些許誤差，當球旋轉1圈時依考慮時間的因素球的迴旋體重心與形心會在同一點。物體受外力影響重心會朝外力方向運動，如果球在前進且沒有旋轉，球的重心會偏向前進方向。我們電視上看到的彈指球是否幾乎不旋轉，其實還是有一點旋轉，這一點點的旋轉就會讓重心轉動而改變位置，如果前進的力量很小，瞬間球就會有一股朝著重心移動的力量，而重心位置也會不斷的改變造成球忽左忽右忽上忽下的前進。	黑色箭頭:球前進方向紅色點:球的中心黃色點:球的重心青色箭頭:產生的壓力藍色箭頭:球的變化方向
何謂球質輕重? 其實球質輕重取決於打者揮棒擊球點的快慢，球質重的投手一般是身材高大或全身協調性好的投手。人高手長的投手投球時的手臂轉速(Rpm)如果與短手的投手相同，其投出的球速度(切線運動速度)必定較快。全身協調性好的投手全身各部位能用的力量都用到如果與只用手部力量投球的投手比較，投球時手臂轉速(Rpm)相同時其投出的球速度(切線運動速度)必定較快。相對一般打擊者來說出棒時機都是依視覺反應投手的手臂轉動瞬間出棒，當投手的手臂轉速(Rpm)相同但是球速確比反應快時，造成了所謂的出棒太慢，因此球當然打不遠，這就是所謂的球質重。
何謂球的尾勁? 通常對於尾勁有兩種說法第一種是球進入打擊區的速度減去球剛丟出手的速度所得到的速度差。第二種是快速球進入打擊區的變化。一般大多數都是指第二種，其實直球出手時球的旋轉速度與變化球幾乎相同，只是直球的前進力量較大,變化並不明顯，我們做一個圖表，縱軸為球出手到本壘板的時間，橫軸為球與出手方向的偏差量，可見球速愈快曲線的曲率愈明顯，這代表雖然球飛行的路徑完全一樣可是球速愈快，視覺上會感覺球的變化愈大。雖說如此但是直球的旋轉力量還是跟每個投手的出手習慣有所不同，一般高壓投手會產生上飄的尾勁，3/4投法會產生往右打者內角鑽的尾勁，而低肩投手則會產生下墜的尾勁。	藍色曲線:0.4秒到達本壘板時速約160 km/hr 紅色曲線:0.5秒到達本壘板時速約130 km/hr
左投剋左打，側投怕左打，道理何在? 左投手面對左打者由左打者內角方向投向左打者的外角方向，這樣的球不但對打者產生球先朝向自己然後又遠離自己的視覺，更重要的是球與揮棒的可能擊中球範圍減少。相對的低肩側投主要是以右打者外角變速球為主要武器，對於右打者來說擊球範圍區非常小，但是對左打者來說擊球範圍非常大自然能夠輕易的將球擊出。以右圖表示: (A)左打者面對低肩右投手。 (B)右打者面對低肩右投手。 (C)左打者面對左投手。 (D)右打者面對左投手。如何反過來問為何不說[右打剋左投或，右打怕低肩側投? 這應該說是大部份的投打都是右手，就像捕手怕快腿，沒必要強調這一點吧!	茶色圈:揮棒範圍綠色:球的路徑紅色線段:球可能被擊中的區段
是否揮棒速度愈快球打的愈遠? 錯!!!應該說是力量愈大打愈遠。依據 F=ma 牛頓第二運動定率: (假設球棒重量與投過來的球速相同條件下) 球棒的重量是[m],而作用於球棒的力量愈大則會產生愈大的加速度[a]。揮棒速度快如果只是一開始瞬間作用於球棒的力量較大則只是速度快並非加速度大這樣是無法將球擊遠。是否擊的遠決定在球棒接觸到球的瞬間經由球棒作用於球上的力量使球產生的加速度的大小，力量[F]愈大則會產生更大的加速度。所以一般我們說擊球點要掌握好，就是要將力量用在擊到球的瞬間，甚至將球拉出也是這個道理。例如:揮棒速度快相當於汽車在空檔時的引擎轉速。而擊球瞬間相當於車輛滿載時的速度，此時應該決定於馬力，馬力不足車子當然跑不快。
是否以地面為基準線45度角打出去的球飛最遠? 對!但是...... 依照運動定率相同速度下45度射出的拋物線飛行距離最遠。但是依據向量力學原理作用力與運動方向同一角度所產生的力量最大，所以除非投手的球是45度下墜而且我們用球棒以45度的方式揮擊出去，否則如果球直直過來我們也順著揮擊，結果球朝45度飛行出去，這樣力量就被打折扣為原來的0.7(cos45)是不會飛比較遠的。因此初速度條件不相同，不能完全引用運動定律。	紅色為45度方向擊出力量為71%(cos45) 綠色為0度方向擊出力量為100%(cos0) 藍色為30度方向擊出力量為87%(cos30)

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為何球會變化? 變化球以力學概念分為兩種類型 1.旋轉型: 根據流體力學物體兩測的流體流速不同造成了壓力差，跟一般飛機翼的原理類似，當球有旋轉並且前進運動空氣相對流速快的一側壓力會大於空氣相對流速慢的一側，讓球產生側向壓力而變化。 2.重力型:靠本身的重力及地心引力球會往重心方向運動，例如不倒翁及羽毛球飛行羽毛總是在後面一般。	<假設球以逆時針旋轉> 黑色箭頭:球前進方向紅色箭頭:氣流方向青色箭頭:流速產生的壓力藍色箭頭:球的變化方向
球真的會像蝴蝶一樣飛嗎? 會球是圓的，因為球體並非百分之百均勻的材質球體的重量中心必定不會在形體的中心(形心)，會有些許誤差，當球旋轉1圈時依考慮時間的因素球的迴旋體重心與形心會在同一點。物體受外力影響重心會朝外力方向運動，如果球在前進且沒有旋轉，球的重心會偏向前進方向。我們電視上看到的彈指球是否幾乎不旋轉，其實還是有一點旋轉，這一點點的旋轉就會讓重心轉動而改變位置，如果前進的力量很小，瞬間球就會有一股朝著重心移動的力量，而重心位置也會不斷的改變造成球忽左忽右忽上忽下的前進。	黑色箭頭:球前進方向紅色點:球的中心黃色點:球的重心青色箭頭:產生的壓力藍色箭頭:球的變化方向
何謂球質輕重? 其實球質輕重取決於打者揮棒擊球點的快慢，球質重的投手一般是身材高大或全身協調性好的投手。人高手長的投手投球時的手臂轉速(Rpm)如果與短手的投手相同，其投出的球速度(切線運動速度)必定較快。全身協調性好的投手全身各部位能用的力量都用到如果與只用手部力量投球的投手比較，投球時手臂轉速(Rpm)相同時其投出的球速度(切線運動速度)必定較快。相對一般打擊者來說出棒時機都是依視覺反應投手的手臂轉動瞬間出棒，當投手的手臂轉速(Rpm)相同但是球速確比反應快時，造成了所謂的出棒太慢，因此球當然打不遠，這就是所謂的球質重。
何謂球的尾勁? 通常對於尾勁有兩種說法第一種是球進入打擊區的速度減去球剛丟出手的速度所得到的速度差。第二種是快速球進入打擊區的變化。一般大多數都是指第二種，其實直球出手時球的旋轉速度與變化球幾乎相同，只是直球的前進力量較大,變化並不明顯，我們做一個圖表，縱軸為球出手到本壘板的時間，橫軸為球與出手方向的偏差量，可見球速愈快曲線的曲率愈明顯，這代表雖然球飛行的路徑完全一樣可是球速愈快，視覺上會感覺球的變化愈大。雖說如此但是直球的旋轉力量還是跟每個投手的出手習慣有所不同，一般高壓投手會產生上飄的尾勁，3/4投法會產生往右打者內角鑽的尾勁，而低肩投手則會產生下墜的尾勁。	藍色曲線:0.4秒到達本壘板時速約160 km/hr 紅色曲線:0.5秒到達本壘板時速約130 km/hr
左投剋左打，側投怕左打，道理何在? 左投手面對左打者由左打者內角方向投向左打者的外角方向，這樣的球不但對打者產生球先朝向自己然後又遠離自己的視覺，更重要的是球與揮棒的可能擊中球範圍減少。相對的低肩側投主要是以右打者外角變速球為主要武器，對於右打者來說擊球範圍區非常小，但是對左打者來說擊球範圍非常大自然能夠輕易的將球擊出。以右圖表示: (A)左打者面對低肩右投手。 (B)右打者面對低肩右投手。 (C)左打者面對左投手。 (D)右打者面對左投手。如何反過來問為何不說[右打剋左投或，右打怕低肩側投? 這應該說是大部份的投打都是右手，就像捕手怕快腿，沒必要強調這一點吧!	茶色圈:揮棒範圍綠色:球的路徑紅色線段:球可能被擊中的區段
是否揮棒速度愈快球打的愈遠? 錯!!!應該說是力量愈大打愈遠。依據 F=ma 牛頓第二運動定率: (假設球棒重量與投過來的球速相同條件下) 球棒的重量是[m],而作用於球棒的力量愈大則會產生愈大的加速度[a]。揮棒速度快如果只是一開始瞬間作用於球棒的力量較大則只是速度快並非加速度大這樣是無法將球擊遠。是否擊的遠決定在球棒接觸到球的瞬間經由球棒作用於球上的力量使球產生的加速度的大小，力量[F]愈大則會產生更大的加速度。所以一般我們說擊球點要掌握好，就是要將力量用在擊到球的瞬間，甚至將球拉出也是這個道理。例如:揮棒速度快相當於汽車在空檔時的引擎轉速。而擊球瞬間相當於車輛滿載時的速度，此時應該決定於馬力，馬力不足車子當然跑不快。
是否以地面為基準線45度角打出去的球飛最遠? 對!但是...... 依照運動定率相同速度下45度射出的拋物線飛行距離最遠。但是依據向量力學原理作用力與運動方向同一角度所產生的力量最大，所以除非投手的球是45度下墜而且我們用球棒以45度的方式揮擊出去，否則如果球直直過來我們也順著揮擊，結果球朝45度飛行出去，這樣力量就被打折扣為原來的0.7(cos45)是不會飛比較遠的。因此初速度條件不相同，不能完全引用運動定律。	紅色為45度方向擊出力量為71%(cos45) 綠色為0度方向擊出力量為100%(cos0) 藍色為30度方向擊出力量為87%(cos30)