Hitting Mechanics: The Twisting Model and Ted Williams’s “The Science of Hitting” – Society for American Baseball Research Hitting Mechanics: Twisting-modellen og Ted Williams’ “The Science of Hitting”

dec 8, 2021
admin

“Twisting-modellen” er en biomekanisk model for fysisk bevægelse, der forklarer, hvorfor vores nuværende ideer om baseballmekanik – batets hastighed, hofterotation, “power” – ikke er tilstrækkelige til at forklare fuldt ud, hvad der sker, når bat rammer bolden. I denne artikel introducerer forfatteren “Twisting-modellen” ved at vise, hvordan den understøtter Ted Williams’ teori om at slå fra The Science of Hitting.

“Twisting-modellen” er en biomekanisk model for fysisk bevægelse, der forklarer, hvorfor vores nuværende ideer om baseballmekanik – bathastighed, hofterotation, “power” – ikke er tilstrækkelige til at forklare fuldt ud, hvad der sker, når bat rammer bolden. I denne artikel vil jeg gerne introducere “Twisting Model” ved at vise, hvordan den understøtter Ted Williams’ teori om at slå fra The Science of Hitting. Twisting-modellen er mindre kendt end den konventionelle Rotational Model. Feltstudier af Twisting-modellen er først for nylig begyndt.

The Science of Hitting er en fremragende bog. Alt, hvad Ted Williams lærte om at slå i løbet af sin karriere, er indeholdt i denne bog. Hans forklaring af slagmekanikken er dog vag: den er baseret på hans personlige opfattelser. For nylig fandt jeg ud af, at ved at anvende Twisting Model-teorien bliver Williams’ forklaring på slagmekanikken klarere og giver en bedre forståelse vedrørende bevægelse til at producere impulser, når man slår.

THE TWISTING MODEL

1) Mekanikken i Twisting Model: Twisting-modellen antager, at de vigtigste elementer i forbindelse med at slå (eller kaste) er kroppens struktur og en passende bevægelse. Denne bevægelse er vigtigere end blot at have store muskler, fordi muskelkontraktion ikke er den direkte kilde til slagkraft i modellen.

I figur 1 og 2 bøjer jeg børstergræs for at demonstrere, hvordan energi lagres i græsset. Ved at bøje græsset lagrer man energi, som frigives, når græsset retter sig op eller “knækker tilbage”. For at bøje græsset er der brug for to forskellige kræfter i modsatte retninger. Den nederste pil er den kraft, der tilføres med hånden, og den øverste pil er kraften fra spidsen, der modstår bevægelsen, den såkaldte “fiktive” kraft.

Vi bruger vores krop på samme måde, når vi slår (eller kaster) en bold. Når vi slår (eller kaster), producerer vi kraft, når overkroppen (over hofteleddet) og underkroppen (under hofteleddet) bevæger sig i modsatte retninger.

I figur 3 er en tennisspiller ved at slå en bold ved at bruge sin overkrop og underkrop på forskellige måder. Hun vrider sig først bagud og bevæger sig derefter fremad. I underkroppen samles kraften fra tilbageslagsdrejningen i kraft af hendes vægtforskydning og indadgående skridt, og overkroppens fremadrettede drejning forsinkes. Twistkombinationen lagrer energi i hendes krop, som bruges, når hun rammer bolden.

Figur 4-7 viser en major league-spiller, der kaster en fastball. Han bruger også sin overkrop og underkrop på forskellige måder. I figur 4 vrider han sig bagud og træder fremad og flytter sin vægt med det formål at skabe et rebound-drej i underkroppen. I figur 5 lagrer rebounddrejningen og overkroppens drejning energi i det forreste ben. I disse figurer ses den fiktive kraft i hans venstre arm – fra at trække “arm og bold” – tydeligt. Kombinationen af disse kræfter lagrer energi i hans krop ligesom bøjningen i børstehår. Jeg har tegnet en linje på figurerne for at angive, hvordan energien lagres og frigives ligesom i børstehårgræsset. Da “vridningerne” er centreret om hofteleddene, kan der lagres mere energi til at kaste bolden, jo større bevægelsen omkring hofteleddene er.

Vridningsmodellen antager, at den samme proces med “lagring og frigivelse af energi” også er vigtig for slagmekanikken. Figur 8-11 viser en major league-spiller, der gennemgår slagprocessen. Figur 8 viser, hvordan den første drejning foretages i ryggen – almindeligvis omtalt som “cocking the hip”. I figur 9 produceres et rebounddrej ved at flytte vægten og træde ind sammen med et batslæb for at lagre energi. I figur 10 og 11 frigives energien til at ramme bolden. Det er interessant at bemærke, at i denne proces vil bathastigheden ikke være maksimal ved slagpunktet, men snarere ved gennemløbspunktet. Det skyldes, at i denne model er energilagrings- og frigivelsesprocessen i forbindelse med batets udfoldelse afhængig af den lagrede energi: denne energi kan enten omdannes til bathastighed eller overføres til bolden ved anslaget. Det betyder, at en forøgelse af bathastigheden kun ville reducere energioverførslen til bolden og dermed reducere hastigheden på slagbolden.

Figur 12 viser to bølger, den ene fra venstre og den anden fra højre, der bevæger sig og interfererer med hinanden for at generere en større bølge. Twisting-modellen antager også, at ligesom de to modsatrettede bølger, lagrer interferens mellem underkroppens og overkroppens bevægelser større energi. Bevægelsen har egenskaben/profilen af en “bølge”, ligesom en fjeder, hvilket forklarer, hvorfor timing er vigtig for at slå. I Twisting-modellen kan energien til kast/slag beskrives som elastisk energi, f.eks. som at komprimere en fjeder.

Ofte misforstås denne proces som “rotation”, men rotation og twisting er forskellige ting. Vridning lagrer energi, men det gør rotation ikke. Vridningsmodellen er baseret på “vridning”, ikke “rotation”. (Figur 13)

2) Mekanik i The Science of Hitting: Williams skrev, at det vigtigste, han kunne komme i tanke om, var hoftebøjningen: Nu, med din vægt jævnt fordelt, starter dine hofter ud i niveau. Du bekymrer dig ikke om hofterne, før du rent faktisk begynder udførelsen af svinget. Hofterne og hænderne spænder, når du flytter din leadfod til skridtet, idet det forreste knæ drejer indad for at hjælpe hofterne med at rotere tilbage. Du spænder hofterne, mens du går i skridt, og det er så vigtigt at få det rigtigt. Det er en pendulbevægelse. En metronombevægelse og en modbevægelse. Du har måske ikke indset det, men du kaster en bold på den måde. Du går tilbage, og så kommer du fremad. Du starter ikke deromme tilbage. Og du “starter” ikke dit sving med hoften spændt.” Ted Williams med John Underwood, The Science of Hitting, (New York:Simon & Schuster, 1971).

Lad os undersøge dette i forhold til Twisting-modellen. Ved hjælp af to billeder fra Williams’ bog, figur 14 og 15, tilføjes sorte og hvide pile og linjer for at vise, hvordan energi lagres og frigives i henhold til Twisting-modellen.

I figur 14 viser to grå pile “spændingen af hoften”. I figur 15 illustrerer to pile ved taljen og underkroppen pendulbevægelsen, “bevægelse og modbevægelse”, med linjen, der angiver, hvordan energien lagres i kroppen.

Figur 16 og 17 illustrerer processen med frigivelse af energi. Twisting-modellens forudsigelse passer ganske godt med Williams’ forklaring. Det er som at sætte de manglende dele af et puslespil sammen.

Sæt, at vi forestiller os en spillers krop som en tallerkenfjeder. For at lagre energi i pladefjederen ved at bøje den, skal den ene ende være fastgjort. Derfor forudsiger Twisting-modellen teoretisk set, at vægtforskydningen på det forreste ben vil bidrage til at lagre energi i kroppen.

En anden forudsigelse handler om selve bat-svinget. Twisting-modellen forudsiger, at bat-svinget er én handling med to processer: en proces med oplagring af energi og en proces med frigivelse af energi. Igen antages det, at en spiller er en tallerkenfjeder (figur 15, figur 16). En blød fjeder bøjer let, så brugen af bløde muskler hjælper til lagringsprocessen. Når pladen er bøjet, er en stærkere plade velegnet til at frigive større energi. Det betyder, at i frigørelsesdelen af processen er det bedre at bruge hårde muskler til at slå (figur 17). Dette står ikke i bogen, men Williams var kendt for at kommentere: “Langsomt, langsomt, langsomt, langsomt, hurtigt, hurtigt, hurtigt, hurtigt.” For eksempel citeres Williams i Jerome Holtzmans The Jerome Holtzman Reader, “A Splendid Pitch on the Art of Hitting” for at have sagt under en batting clinic: “Be quick quick quick quick! Den eneste måde at være hurtig på er ved at bruge dine hofter. Hofterne skal vise vejen.” George Will citerer det i en landsdækkende politisk klumme den 3. juni 2003 som “Ted Williams’ regel om at slå: ‘Vent, vent, vent, vent, og så hurtigt, hurtigt, hurtigt, hurtigt, hurtigt.'” Williams har muligvis forsøgt at gøre denne samme pointe gældende.

Drejningsmodel og rotationsmodel

Figur 18 viser et forenklet diagram, der ikke længere synes at ligne en baseballbevægelse. Et bat er blot en rund masse, som projiceres lige ud af en sammenpresset spiralfjeder i et legeme.

Denne model forudsiger, at mens batets hastighed er langsom, er kraften (accelerationen) fra fjederen høj. På samme måde vil kraften fra spiralen være lav, mens batets hastighed er høj. Så dette ville være velegnet til en inside-out-swing-model.

Dertil kommer, at fordi battet projiceres lige mod en bold, skal der også tages hensyn til kroppens indflydelse ved anslaget. Med andre ord rammer bolden i kollisionsøjeblikket ikke kun battet alene, men kombinationen af battet, der holdes af spillerens krop. Kroppens indflydelse som “inertimasse” bør virke til at give en stor impuls.

Simplificeret vridningsmodel (figur 18)

Hvis man sammenligner dette med den konventionelle rotationsmodel (figur 19) og dens forenklede model (figur 20), er den forenklede vridningsmodel meget forskellig.

Rotationsmodel / Baseballens fysik (Figur 19)
Simplificeret rotationsmodel (Figur 20)

Den forskel er ikke kun i udseendet. Da Rotationsmodellen kun tager hensyn til impulser i rotationsretningen, vil den optimale tilstand være, hvor batets hastighed er maksimal ved anslaget. Rotationsmodellen tager ikke hensyn til impulser fra kroppen. Da den optimale tilstand i Rotational-modellen er at ramme en bold vinkelret på kroppen, vil impulser fra kroppen faktisk ikke forekomme under denne tilstand. Måske er dette grunden til, at impulser/acceleration fra kroppen ikke var en del af diskussionen om slagmekanik i årevis?

I virkeligheden bør både impulser i rotationsretningen og impulser i den lige retning virke ved slaget. For at slå til det modsatte felt bør det f.eks. være nyttigt at bruge impulsen i den lige retning for at slå til det modsatte felt. Williams beskrev dette inside-out-sving i bogen, og Twisting-modellen forudsiger det.

KONKLUSION

Snarere end at præsentere resultater fra felttest beskriver denne artikel en vurdering af Twisting-modellen i forhold til Ted Williams’ forklaringer om slagteknik i The Science of Hitting. Denne analyse synes at vise, at Twisting-modellen passer godt til Williams’ indsigter og forklarer mekanikken hos mange professionelle spillere. Den konventionelle Rotational Model, som kun tager hensyn til batmomentet baseret på bathastighed, kan ikke forklare mekanismen for at slå med kraft til det modsatte felt.

Den Twisting Model har mange praktiske anvendelser. Da den forudsiger, at det kritiske punkt for produktion af potentiel energi er fleksibel bevægelse omkring hofteleddene, kan indførelsen af passende øvelser for at maksimere hoftebøjningen have følgende virkninger:

  • Forbedre kraftudvikling hos unge atleter
  • Længere spillerkarrierer
  • Forebygge skader
  • Holde børn/spillere væk fra at bruge muskelforstærkende stoffer, da muskelstyrke ikke er kritisk for Twisting-modellen

Der er behov for yderligere undersøgelser for at udvikle Twisting-modellens potentiale for baseball i fremtiden.

TAKEYUKI INOHIZA arbejder i teknisk salg for en kemisk virksomhed i Tokyo, hvor han beskæftiger sig med katalysatorer og harpikser til elektronik og belægninger. Hans yndlingsbaseballhold er Chiba Marines (tidligere ledet af Bobby Valentine). Hans familie, som består af hans kone og to sønner, bor i nærheden af deres stadion og Valentine Way. Han fik sin BA fra Rikkyo University (St. Paul’s University) og en BS fra Tokyo University of Science. Dette er hans første forskningsartikel, der offentliggøres i udlandet.

Anerkendelser

Min særlige tak til folkene i SABR, især til Dr. Dave Baldwin, som var pitcher for Senators. Uden hans instruktion og vejledning ville jeg ikke have været i stand til at skrive denne artikel. Mange tak. Og jeg takker også mine venner hos King Industries Inc. Chris Fesenmeyer, som hele tiden har opmuntret mig til at udføre denne forskning. Dan Miller var så venlig at køre mig til Boston fra Norwalk, Connecticut, til mit forskningsmøde, og Dr. Len Calbo gennemgik mit råudkast for at rette mit engelsk og gav mig nyttige anbefalinger. Jeg sætter stor pris på deres venlige støtte. Og sidst men ikke mindst min dybeste respekt til Ted Williams, forfatteren af The Science of Hitting.

Kilder

The Science of Hitting, Ted Williams with John Underwood, 1971, Printed by Simon & Schuster New York.

Batting no Kagaku (The Science of Hitting), Ted Williams with John Underwood, 1978, Printed by Baseball Magazine Sha Co. Ltd.

Kagakusuru Yakyu Jitsugi-hen (Baseball Science for Application), Yutaka Murakami, 1987, trykt af Baseball Magazine Sha Co. Ltd.

Baseball no Buturigaku (oversættelse af The Physics of Baseball), Robert K. Adair, 1996, Kinokuniya shoten.

“A new batting model for the Twisting Model,” Takeyuki Inohiza, 2011, Udgivet hos Shintaichi Kenkyukai.

“Elastic energy storage in the shoulder and the evolution of high-speed throwing” i HOMO, N.T Roach, M. Venkadesan, M. J. Rainbow og D. E. Lieberman, 2013, Nature 498.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.