在AIP出版社的AIP Advances期刊中,来自普林斯顿大学、麻省理工学院、新墨西哥大学、拉夫堡大学和斯沃斯莫尔学院的研究人员提出了一个确定保龄球最佳放置位置的模型。该模型采用源自旋转刚体欧拉方程的六组微分方程组,通过绘制图表展示打出全中的最佳条件。
"我们创建的仿真模型可成为球员、教练、器材公司和赛事设计者的实用工具,"论文作者柯蒂斯·胡珀表示,"精确预测保龄球运动轨迹的能力有望催生新策略和器材设计。"
迄今为止,多数保龄球轨迹预测方法依赖于真实球员的统计数据,而非分析球体力学与投球本身的动力学特性。当球员投球动作出现细微变化时,这类方法往往失效。
研究团队建立的模型则综合考虑多重因素。例如保龄球道涂布的薄油层:竞技赛事中油层体积和形态差异显著,需要针对不同情况制定特定投球风格和瞄准策略。油层通常呈非均匀分布,形成不规则摩擦面。
胡珀指出,当前球员和教练仅能依靠自身经验与直觉进行判断,这种方式往往不精确且非最优。
"我们的模型通过构建计算框架解决了上述问题,该框架在输入所有可能影响球体运动的关键因素后,可精准计算保龄球轨迹,"胡珀解释道,"同时计算得出的'容错空间'能弥补人为误差,帮助球员找到个性化最优瞄准策略。"
建模过程面临多重挑战:如何精确描述具有微妙不对称性的保龄球运动轨迹;更艰巨的是将轨迹预测所需输入参数转化为球员或教练可理解、且能通过现有装备测量的指标。
未来团队计划纳入更多改进因素(包括非标准化球道形态)以提升模型精度,并将与行业专业人士合作,探索模型定制化应用方案。
Story Source:
Materialsprovided byAmerican Institute of Physics.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
S. S. M. Ji, S. Yang, W. Dominguez, C. G. Hooper, C. S. Bester.Using physics simulations to find targeting strategies in competitive tenpin bowling.AIP Advances, 2025; 15 (4) DOI:10.1063/5.0247761
2025-07-02
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