Hitting Mechanics: The Twisting Model and Ted Williams’s „The Science of Hitting”

gru 8, 2021
admin

„Twisting Model” jest biomechanicznym modelem ruchu fizycznego, który wyjaśnia dlaczego nasze obecne wyobrażenia o mechanice baseballu – prędkość kija, rotacja bioder, „moc” – są niewystarczające do pełnego wyjaśnienia tego, co dzieje się, gdy kij uderza w piłkę. W tym artykule, autor wprowadza „Model Skrętu” pokazując jak wspiera on teorię uderzenia Teda Williamsa z The Science of Hitting.

„Model Skrętu” jest biomechanicznym modelem ruchu fizycznego, który wyjaśnia dlaczego nasze obecne idee na temat mechaniki baseballu – prędkość kija, rotacja bioder, „moc” – są niewystarczające do pełnego wyjaśnienia tego, co dzieje się, gdy kij uderza w piłkę. W tym artykule chciałbym przedstawić „Model Skrętu” poprzez pokazanie jak wspiera on teorię uderzenia Teda Williamsa z książki „The Science of Hitting”. Model Skręcający jest mniej znany niż konwencjonalny Model Rotacyjny. Badania terenowe nad Twisting Model dopiero niedawno się rozpoczęły.

The Science of Hitting to doskonała książka. Wszystko, czego Ted Williams nauczył się o uderzeniach w trakcie swojej kariery, jest zawarte w tej książce. Jednak jego wyjaśnienie mechaniki uderzenia jest niejasne: jest oparte na jego osobistych spostrzeżeniach. Ostatnio znalazłem przez zastosowanie teorii Twisting Model, wyjaśnienie Williamsa na uderzenie mechaniki staje się jaśniejsze i pozwala na lepsze zrozumienie dotyczące ruchu do produkcji impulsu podczas uderzenia.

THE TWISTING MODEL

1) Mechanika Twisting Model: Twisting Model zakłada, że najważniejszymi elementami uderzenia (lub rzutu) są struktura ciała i odpowiedni ruch. Ruch ten jest ważniejszy niż posiadanie dużych mięśni, ponieważ skurcz mięśni nie jest bezpośrednim źródłem siły uderzenia w tym modelu.

Na Rysunkach 1 i 2 wyginam trawę z włosia, aby zademonstrować jak energia jest przechowywana w trawie. Poprzez zginanie trawy, magazynujemy energię, która jest uwalniana, gdy trawa się prostuje lub „odbija”. Aby zgiąć trawę, potrzebne są dwie różne siły działające w przeciwnych kierunkach. Dolna strzałka to siła dodana przez rękę, a górna strzałka to siła pochodząca od kolca, który opiera się ruchowi, tak zwana „fikcyjna” siła.

Używamy naszych ciał w ten sam sposób, gdy uderzamy (lub rzucamy) piłkę. Podczas uderzania (lub rzucania), wytwarzamy siłę, gdy górna część ciała (powyżej stawów biodrowych) i dolna część ciała (poniżej stawów biodrowych) poruszają się w przeciwnych kierunkach.

Na rycinie 3, tenisistka ma zamiar uderzyć piłkę używając górnej części ciała i dolnej części ciała w różny sposób. Najpierw skręca się do tyłu, a następnie rusza do przodu. W dolnej części ciała, poprzez zmianę masy ciała i krok do wewnątrz, siła skrętu z odbicia jest zbierana, a skręt do przodu górnej części ciała jest opóźniony. Ta kombinacja skrętów magazynuje energię w jej ciele, która jest wykorzystywana podczas uderzania piłki.

Rysunki 4-7 przedstawiają zawodnika grającego w lidze wyższej, rzucającego szybką piłkę. Używa on również górnej i dolnej części ciała na różne sposoby. Na rycinie 4 zawodnik wykonuje skręt w tył i krok do przodu, przesuwając ciężar ciała w celu wytworzenia skrętu z odbicia w dolnej części ciała. Na rycinie 5 skręt z odbicia i skręt górnej części ciała gromadzi energię w przedniej nodze. Na tych rysunkach, fikcyjna siła w lewym ramieniu – pochodząca z przeciągania „ręki i piłki” – jest wyraźnie widoczna. Kombinacja tych sił magazynuje energię w jego ciele, jak zgięcie trawy w szczecinie. Narysowałem linię na figurach, aby wskazać, jak energia jest magazynowana i uwalniana, tak jak w przypadku trawy z włosia. Ponieważ „skręty” koncentrują się na stawach biodrowych, im większy ruch wokół stawów biodrowych, tym więcej energii może być zmagazynowane, aby rzucić piłkę.

Model Skrętu zakłada, że ten sam proces „magazynowania i uwalniania energii” jest ważny również dla mechaniki uderzenia. Rysunki 8-11 przedstawiają zawodnika z pierwszej ligi przechodzącego przez proces uderzenia. Rysunek 8 pokazuje, jak pierwszy skręt jest wykonywany w tył – często określany jako „kiwanie biodrem”. Na Rysunku 9, skręt z odbicia jest wytwarzany poprzez przesunięcie ciężaru ciała i wejście do środka wraz z przeciągnięciem kija w celu zmagazynowania energii. Na Rysunku 10 i 11 energia ta jest uwalniana w celu uderzenia piłki. Interesujące jest to, że w tym procesie prędkość kija nie będzie maksymalna w punkcie uderzenia, ale raczej w punkcie kontynuacji uderzenia. Dzieje się tak dlatego, że w tym modelu, proces magazynowania i uwalniania energii przez kij opiera się na zmagazynowanej energii: ta energia może być przekształcona albo w prędkość kija albo przekazana piłce w momencie uderzenia. Oznacza to, że zwiększenie prędkości kija zmniejszyłoby tylko transfer energii do piłki, zmniejszając prędkość uderzonej piłki.

Rysunek 12 pokazuje dwie fale, jedną z lewej, drugą z prawej strony, poruszające się i interferujące ze sobą w celu wygenerowania większej fali. Model Skrętu zakłada również, że podobnie jak w przypadku dwóch przeciwstawnych fal, interferencja ruchu dolnej i górnej części ciała gromadzi większą energię. Ruch ten ma właściwości/profil „fali”, jak sprężyna, co wyjaśnia dlaczego wyczucie czasu jest ważne przy uderzeniu. W Modelu Skręcania, energia dla rzutu/uderzenia może być opisana jako energia elastyczna, taka jak kompresja sprężyny.

Często ten proces jest błędnie rozumiany jako „rotacja”, ale rotacja i skręcanie to różne rzeczy. Skręcanie magazynuje energię, ale obrót nie. Model Skręcania oparty jest na „skręcaniu”, a nie „obracaniu”. (Rysunek 13)

2) Mechanika w The Science of Hitting: Williams napisał, że najważniejszą rzeczą, o której mógł pomyśleć, jest kogutowanie bioder: Teraz, z równomiernie rozłożoną wagą, twoje biodra zaczynają się na poziomie. Nie martwisz się o biodra, dopóki nie zaczniesz wykonywać swingu. Biodra i ręce kołyszą się, gdy przesuwasz stopę prowadzącą do kroku, przednie kolano obraca się, aby pomóc biodrom obrócić się do tyłu. Biodra kołyszą się podczas kroku, a to jest bardzo ważne, aby zrobić to dobrze. To jest akcja wahadłowa. Ruch metronomiczny i ruch przeciwny. Może nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale rzucasz piłkę w ten sposób. Cofasz się, a potem idziesz do przodu. Nie zaczynasz tam z powrotem. I nie „rozpocząć” swój swing z biodrami cocked.Ted Williams z John Underwood, The Science of Hitting, (New York:Simon & Schuster, 1971).

Badajmy to w stosunku do Twisting Model. Korzystanie z dwóch obrazów z książki Williamsa, rysunek 14 i 15 dodać czarne i białe strzałki i linie, aby pokazać, jak energia jest przechowywana i uwalniana w ramach Twisting Model.

Na rysunku 14, dwie szare strzałki wskazują „cocking biodra”. Na Rysunku 15, dwie strzałki przy talii i dolnej części ciała ilustrują działanie wahadła, „ruch i przeciwruch”, z linią wskazującą jak energia jest magazynowana w ciele.

Rysunki 16 i 17 ilustrują proces uwalniania energii. Przewidywanie Modelu Skręcania pasuje całkiem dobrze do wyjaśnienia Williamsa. To jest jak składanie brakujących części układanki razem.

Załóżmy, że wyobrażamy sobie ciało zawodnika jako sprężynę płytową. Aby zmagazynować energię w sprężynie płytowej poprzez jej zginanie, jeden z końców musi być nieruchomy. Z tego powodu Model Skrętu teoretycznie przewiduje, że przeniesienie ciężaru ciała na przednią nogę pomoże zmagazynować energię w ciele.

Inne przewidywania dotyczą samego zamachu kijem. Model Skrętu przewiduje, że zamach kijem jest jednym działaniem z dwoma procesami: procesem magazynowania energii i procesem uwalniania energii. Ponownie, załóżmy, że gracz jest jak sprężyna płytowa (Rysunek 15, Rysunek 16). Miękka sprężyna łatwo się wygina, więc użycie miękkich mięśni pomaga w procesie magazynowania. Po zgięciu talerza, mocniejszy talerz jest odpowiedni do uwolnienia większej energii. Oznacza to, że w części procesu uwalniania energii, używanie twardych mięśni jest lepsze dla uderzenia (Rysunek 17). To nie jest w książce, ale Williams był znany komentować: „Powoli, powoli, powoli, szybko, szybko, szybko. „Na przykład, z Jerome Holtzman’s The Jerome Holtzman Reader, „A Splendid Pitch on the Art of Hitting” cytuje Williams jak mówi podczas kliniki batting, „Bądź szybki szybki szybki szybki! Jedynym sposobem na bycie szybkim jest użycie bioder. Biodra muszą prowadzić drogę.” George Will, w krajowej kolumnie politycznej z 3 czerwca 2003 roku, cytuje to jako „zasadę Teda Williamsa dotyczącą uderzania: 'Czekaj, czekaj, czekaj, potem szybko, szybko, szybko, szybko'”. Williams mógł próbować uczynić ten sam punkt.

Model skrętny i model rotacyjny

Rysunek 18 przedstawia uproszczony diagram, który nie wydaje się już przypominać ruchu w baseballu. Kij to tylko okrągła masa, która jest wyrzucana prosto przez ściśniętą sprężynę w korpusie.

Model ten przewiduje, że podczas gdy prędkość kija jest mała, siła (przyspieszenie) pochodząca od sprężyny jest duża. Podobnie, podczas gdy prędkość nietoperza jest wysoka, siła z cewki będzie niska. Więc to byłoby odpowiednie dla modelu inside-out swing.

W dodatku, ponieważ kij jest rzucany prosto na piłkę, wpływ ciała przy uderzeniu powinien być również wzięty pod uwagę. Innymi słowy, w momencie zderzenia, piłka uderza nie tylko w sam kij, ale w kombinację kija trzymanego przez ciało gracza. Wpływ ciała jako „masy inercyjnej” powinien zadziałać w celu zapewnienia dużego impulsu.

Uproszczony model skrętu (Rysunek 18)

Jeśli porównamy to z konwencjonalnym modelem rotacyjnym (Rysunek 19) i jego uproszczonym modelem (Rysunek 20), uproszczony model skrętu bardzo się różni.

Model Rotacyjny / Fizyka Baseballu (Rysunek 19)
Uproszczony Model Rotacyjny (Rysunek 20)

Różnica jest nie tylko w wyglądzie. Ponieważ model rotacyjny uwzględnia tylko impulsy w kierunku rotacji, optymalnym stanem byłoby, gdyby prędkość kija była maksymalna w momencie uderzenia. Model rotacyjny nie bierze pod uwagę impulsu pochodzącego od ciała. W rzeczywistości, ponieważ optymalnym warunkiem modelu rotacyjnego jest uderzenie piłki prostopadle do ciała, impuls pochodzący od ciała nie pojawi się w tych warunkach. Być może to jest powód, dlaczego impuls/przyspieszenie od ciała nie było częścią dyskusji na temat mechaniki uderzenia przez lata?

W rzeczywistości, zarówno impuls w kierunku rotacyjnym, jak i impuls w kierunku prostym powinien działać przy uderzeniu. Na przykład, aby uderzyć na przeciwległe pole, użycie impulsu w kierunku prostym powinno być użyteczne. Williams opisał ten inside-out swing w książce, a Model Skrętu go przewiduje.

KONKLUZJA

Zamiast przedstawiać wyniki testów terenowych, ten artykuł opisuje ocenę Modelu Skrętu w porównaniu do wyjaśnień Teda Williamsa dotyczących techniki uderzania w książce The Science of Hitting. Analiza ta wydaje się pokazywać, że Model Skrętu dobrze pasuje do spostrzeżeń Williamsa i wyjaśnia mechanikę wielu profesjonalnych graczy. Konwencjonalny Model Rotacyjny, który uwzględnia jedynie pęd kija oparty na jego prędkości, nie jest w stanie wyjaśnić mechanizmu uderzania z mocą na przeciwległe pole.

Model Skrętu ma wiele praktycznych zastosowań. Ponieważ przewiduje on, że punktem krytycznym dla wytwarzania energii potencjalnej jest elastyczny ruch wokół stawów biodrowych, wprowadzenie odpowiednich ćwiczeń maksymalizujących zgięcie bioder mogłoby przynieść następujące efekty:

  • Poprawa rozwoju siły u młodych sportowców
  • Przedłużenie kariery zawodników
  • Zapobieganie kontuzjom
  • Utrzymanie dzieci/graczy z dala od stosowania leków wzmacniających mięśnie, ponieważ siła mięśni nie jest krytyczna dla Modelu Skrętu

Potrzebne są dalsze badania w celu rozwinięcia potencjału Modelu Skrętu dla baseballu w przyszłości.

TAKEYUKI INOHIZA zajmuje się sprzedażą techniczną w firmie chemicznej w Tokio, gdzie zajmuje się katalizatorami i żywicami dla elektroniki i powłok. Jego ulubioną drużyną baseballową jest Chiba Marines (dawniej zarządzana przez Bobby’ego Valentine’a). Jego rodzina, w skład której wchodzi żona i dwóch synów, mieszka w pobliżu ich stadionu i Valentine Way. Otrzymał tytuł licencjata na Uniwersytecie Rikkyo (St. Paul’s University) oraz tytuł BS na Uniwersytecie Naukowym w Tokio. Jest to jego pierwsza praca badawcza, która została opublikowana za granicą.

Podziękowania

Moje specjalne podziękowania dla ludzi z SABR, zwłaszcza dla dr Dave’a Baldwina, który był miotaczem w Senators. Bez jego instrukcji i wskazówek nie byłbym w stanie napisać tej pracy. Dziękuję bardzo. Dziękuję również moim przyjaciołom z King Industries Inc. Chris Fesenmeyer nieustannie zachęcał mnie do przeprowadzenia tych badań. Dan Miller uprzejmie zabrał mnie z Norwalk w Connecticut do Bostonu na spotkanie badawcze, a dr Len Calbo sprawdził mój wstępny projekt, aby poprawić mój angielski i udzielił mi przydatnych wskazówek. Bardzo doceniam ich życzliwe wsparcie. I wreszcie mój najgłębszy szacunek do Teda Williamsa, autora The Science of Hitting.

Źródła

The Science of Hitting, Ted Williams z Johnem Underwoodem, 1971, Printed by Simon & Schuster New York.

Batting no Kagaku (The Science of Hitting), Ted Williams z Johnem Underwoodem, 1978, Printed by Baseball Magazine Sha Co. Ltd.

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

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

„Nowy model battingu dla Modelu Twisting”, Takeyuki Inohiza, 2011, Wydane przez Shintaichi Kenkyukai.

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

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.