一般情况下,标准球的质心在网球的中心,平击球的作用力通过网球的质心,这种球理论上不会产生旋转。但实际打球是不可能绝对平击的,球或多或少地总有一定旋转,并且现代网球高水平运动员都击打旋转球。
下面我们分析一下旋转球在飞行过程中的受力状况。如图2-2所示,该球从飞行方向和旋转方向来看是上旋球。当球旋转飞行时,球体表面形成一个小小的空气边界层,围绕着球体转动。而且球体在空中飞行时始终要受到对向来的空气的阻力。球体旋转方向不同,所造成球体各部位所受到的阻力也不同。因此,像图2-2所示那样,球体上半部的转动方向与空气阻力方向相反而形成高压区,球体下半部的转动方向包括表面气体流动方向与空气阻力方向相同而产生低压区。根据流体力学的原理,高压区始终向低压区有着力的作用,使球快速下降。这个现象叫马格努斯现象。这种现象不仅仅在网球运动中常常看到,而且在其他球类当中也常能看到。比如说,乒乓球运动中的弧圈球、足球运动中的所谓弧线球等都是同样的道理。
图2-2 旋转球在空中飞行时的受力图
我们拿切削发球为例(右手持拍),发出的球受到三个力:
(1)重力,在地心引力作用下产生,它让球能够落地,而不是一直向前飞;
(2)空气阻力,它与球的前进方向相反;
(3)马格努斯力,击球点偏离了网球的重心,使其产生旋转。
飞行的网球绕着与空气阻力垂直的轴旋转,此时,运动方向与空气阻力方向相同的网球的左侧,空气流速快,空气压强小;而球的右侧,与空气阻力的方向相反,空气流速慢,空气压强大,正好与网球的左侧相反。使左右两侧形成压差。网球受到了两侧不平衡的作用力,其运动轨迹发生向左偏移,不是最初的运动方向。