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问问任何芝加哥小熊队或波士顿红袜队的球迷:赢得棒球比赛并不容易。事实上,多年来,科学家们一直在尝试弄清楚这项美国国民运动背后的物理原理。现在,两份报告更好地解释了这项运动的复杂性——从接高飞球到击出本垒打。
在今天出版的《自然》杂志上,牛津大学的彼得·麦克劳德和他的同事阐明了外野手如何跟踪来球以便接住它。研究人员提出,球员需要记住两个角度:球的垂直高度和(相对于他最初看到球的位置)视线必须水平移动以跟踪球的轨迹的角度。他们发现,当遵循接高飞球的最佳路径时,前一个角度以可变速率增加,随时间减慢,而后一个角度以恒定速率增加。 按照这些约束条件编程的模拟棒球运动员采取了与真实外野手在比赛情况下相似的路线。报告称,这表明外野手在开始跑动时并没有考虑球可能落在哪里。正如作者指出的那样,“你并不确切知道球会落在哪里,但你知道你是否能够拦截它。这大概反映了你已经能够满足(或不满足)约束条件的知识。”
同时,发表在11月刊的《美国物理学杂志》上的研究结果解释了击球手如何通过击出本垒打来增加完全避开外野手的机会。 加州大学戴维斯分校的格雷戈里·S·萨维茨基和蒙特·哈伯德,以及剑桥大学的威廉·J·斯特朗格,使用了改进的棒球投球、击球和飞行阶段模型,来研究本垒打挥杆的必要标准。他们发现,将球击出全垒打最重要的因素是球棒在接触球瞬间的速度——球棒速度越快,击出的球就越远。 研究小组发现,球棒的材质影响不大,因为铝制球棒的计算结果与木制球棒的计算结果没有显着差异。 此外,研究人员确定,“最佳击打的曲球将比快速球和指节球飞得更远,因为投出的曲球上的有利上旋在与球棒碰撞时得到增强。” 为了增强这种效果,哈伯德指出,球员应该击打球略低于中心的位置。 当然,纽约扬基队的阿隆·布恩在击出第11局本垒打,结束红袜队进军当年世界大赛的征程时,不太可能考虑最佳角度和球的旋转。