趣解物理学

本书作者，也就是我，在年轻的时候打球的技术很烂，原因是我根本不了解篮球这项体育运动。两三年前，有一个不了解我的学生跟我说他们的篮球队缺人，邀请我加入。我已经几十年没碰过球了，一开始很紧张，但后来我打得却比我中学时要好得多，并且乐在其中，对此我自己也很吃惊。篮球运动是把球投入篮筐，获得分数的运动。但为此要怎样设计战略，怎样操作，自己在团队中的作用是什么都需要思考。也正因为我弄明白了这些问题，才能享受这个过程。这也让我意识到以前技术不好的原因，那时别人传球给我（当时总是接不住球），我只是不管不顾地往篮筐里面投。

我打高尔夫球时也有类似的经验。我当时以为打高尔夫球就是把球打到洞里就行了，毫无根据地选了高尔夫球杆，乱打一气才勉强打完一局的18个球。后来有一天，我接触到了推杆，次明白了高尔夫球到底是一项怎样的运动。也借这个机会重新认真选择了球杆，了解了应该从哪里下杆，也逐渐享受到了打高尔夫球的乐趣。

我在电视上看了印度雅加达举办的第18届亚运会（2018年8月18日~9月2日）的足球预选赛中U-21日本队和尼泊尔队的比赛。所有选手都想着能为2020东京奥运会积累国际比赛的经验，奋力拼搏。我本来也没想着只看一场比赛就发表评论的，虽然日本1比0取胜了，但我完全没看出来他们采取了怎样的战略。就好像和年轻的我打篮球、打高尔夫球一样，不了解这些体育运动项目的真谛，只是随便踢踢球一样。我当时就在想，这些运动员是不是对足球的了解太少了。

至今为止，凭借自己的本事获得了某些成绩，但这些成绩却不会随着成长而增多。本应该随着外界的变化而做出改变，但又总是用以前的成功当挡箭牌，不愿意改变。现在有很多人都处于这个状态中，感到十分迷茫。前辈给出的建议总是来自他们的亲身经历，而提高技术的过程却是根据每个人自己的节奏来的。因为那些道理并不能真的起到什么作用，后都变成了“加 油”“坚持住”这种精神力量。

其实，所有的运动中都蕴藏着“物理知识”。理论就摆在那里，来解释身体做出的一系列动作。一直热衷研究物理学的我希望能把每项运动中所涉及的力学物理知识讲给喜欢运动的读者们听，让他们通过了解运动背后的物理知识来提升自己的能力。当你理解了这些知识，你就可以更有效地使用自己的肌肉，也许会创造出新的方法来突破自己。

在此，我与同我一起完成此书的（有）エディテ１００米田正基、（株）日本文艺社的坂将志希望读者能通过阅读此书，发现运动和物理之间的紧密联系，并且将理论知识运用到实际的运动中。

物理即万物之理。在我们生活的世界，大到宇宙间天体的运行，小到我们脚下的步伐，都遵循着一系列已知或未知的规律。天地就像一个实验台，物理就是一位冷静的观测者，注视着万物间的关系与秩序。

体育和物理原本便亲如毗邻，所有运动都蕴藏着“物理知识”，我们身体做出的每一个动作都可以用理论来解释。只是平时的我们对此习以为常，只知道它们会发生，但不知道它们为什么会发生。比如，你知道为什么运动员跳水时要手背朝下吗？他们打出的乒乓球为什么会转弯？帆船逆风的时候怎么也能航行？又为什么冬奥会速滑比赛中第二名仅仅因为弯腰的姿势大了0.21度就失去了夺冠的机会呢？答案就藏在细节里，这些细节只有物理学能告诉我们。

本书正是从物理的角度解读体育运动，探索每个体育项目背后的力学原理，帮助我们更了解体育，也更了解自己身体的力量。通过这些知识，找到提升自身运动技能的方式。

望月修

1954年出生于东京。北海道大学工学博士。现任东洋大学理工科生物医学工程系教授。1980年代应日本跳台滑雪队邀请，从事滑雪飞行姿势的研究，此后一直从事流体工程、仿生学和体育运动等方面的研究。参与研发的泳衣用于2012年伦敦奥运会、2016年里约热内卢奥运会、2020年东京奥运会，参与研发的皮划艇用于2020年东京奥运会。

自序

PART 1 田径项目

1短跑·3

人类100米短跑能达到的记录是9.21秒？

2长跑·6

跑马拉松时会在空中画出抛物线？

3跳高·9

越过横杆必须要一定的起跳速度？

4跳远·11

提高助跑速度，1秒可提高10米？

5撑杆跳高·14

跑步时的动能是打破世界纪录的关键？

6掷链球·17

提高投掷时的角速度、增大回旋半径就可打开新世界大门？

7掷标枪·21

用跑马拉松的速度助跑、向53°方向投掷即可打开新世界大门？

PART 2 球类项目

8 足球-1·27

什么是停球？

9 足球-2·30

如何传滚动球和带球？

10 足球-3·33

踢角球与头球的角度是什么？

11 网球·36

旋转球的旋转速度与球速以及摩擦之间的关系

12 棒球·42

触球时让球速为零的挥棒方式

13 篮球·44

投篮的轨迹与反弹传球的合理方法

14 排球·49

把不旋转的扣球变得无法预测的雷诺数是什么？

15 乒乓球·53

增强球的旋转力度、增大升力的“旋转效果”是什么？

16 羽毛球·56

怎么打出难以预测轨迹的羽毛球？

17 高尔夫·61

要想增加飞行距离只能提高杆头速度？

PART 3 水上项目

18 游泳·67

如何减小由形状、摩擦、波浪带来的流动阻力呢？

19 花样游泳·70

支撑伸出水面的腿的方法是什么？

20 跳水·72

无水花跳水的姿势是什么？

21 冲浪·76

紧贴波浪斜面的冲浪秘诀是什么？

22 水肺潜水·79

保证水下安全的气瓶和调节器是什么？

23 帆船·81

速度由面向风的帆来决定？

24 皮划艇·83

艇和桨的形状在很大程度上决定速度？

PART 4 冰雪项目

25 冰壶·89

在10局后取得终胜利的战略是什么？

26 花样滑冰·93

羽生选手完成四周跳的力量是什么？

27 速度滑冰·97

为打破小平选手要研究的降低空气阻力方法是？

28 速滑团队追逐·99

减少空气阻力，增加推动力的队形是？

29 高山滑雪·101

如何选择路线，竞争0.01秒？

30 越野滑雪·103

滑雪杖提供的推动力比脚蹬地还多？

31 跳台滑雪·105

向蜜袋鼯学习增大飞行距离的升力？

32 单板滑雪·108

雪的密度与滑行速度可使单板浮在雪面上？

33 有舵雪橇·110

起滑时全员推动雪橇可以缩短时间？

PART 5 格斗术、武术

34 拳击·115

增大攻击力、把对手淘汰的拳击方法是？

35 柔道·117

上四方固可以逃脱、袈裟固不可逃脱？

36 剑道·119

用竹刀击刺部攻打面部的残心的物理学是？

37 拔河·121

拔河中体重较重真的有优势吗？

38 相扑·123

小个子力士可以淘汰大个子力士？

PART 6 新运动

39 蹦床·129

即使提高起跳速度，位置也不会变？

40 攀岩·133

通过身体姿势和脚踏岩点方式可以通过难关？

41 自行车·136

在急转弯处，如何平衡离心力和摩擦力？

42 滑板·139

人板合一的高难度转体是什么？

43 滑翔伞、悬挂式滑翔伞·142

两种滑翔伞的飞行机制有何不同？

44 运动风筝·144

头顶静止的盖拉风筝和与风作战的和式风筝的有趣之处

45 飞盘·147

想要准确投掷的起投方法是？

46 Hip-hop舞蹈·151

迈克杰克逊在上下运动身体时，重心仅移动0.57m？

物理即万物之理。在我们生活的世界，大到宇宙间天体的运行，小到我们脚下的步伐，都遵循着一系列已知或未知的规律。天地就像一个实验台，物理就是一位冷静的观测者，注视着万物间的关系与秩序。

体育和物理原本便亲如毗邻，所有运动都蕴藏着“物理知识”，我们身体做出的每一个动作都可以用理论来解释。只是平时的我们对此习以为常，只知道它们会发生，但不知道它们为什么会发生。比如，你知道为什么运动员跳水时要手背朝下吗？他们打出的乒乓球为什么会转弯？帆船逆风的时候怎么也能航行？又为什么冬奥会速滑比赛中第二名仅仅因为弯腰的姿势大了0.21度就失去了夺冠的机会呢？答案就藏在细节里，这些细节只有物理学能告诉我们。

本书正是从物理的角度解读体育运动，探索每个体育项目背后的力学原理，帮助我们更了解体育，也更了解自己身体的力量。通过这些知识，找到提升自身运动技能的方式。

望月修

1954年出生于东京。北海道大学工学博士。现任东洋大学理工科生物医学工程系教授。1980年代应日本跳台滑雪队邀请，从事滑雪飞行姿势的研究，此后一直从事流体工程、仿生学和体育运动等方面的研究。参与研发的泳衣用于2012年伦敦奥运会、2016年里约热内卢奥运会、2020年东京奥运会，参与研发的皮划艇用于2020年东京奥运会。