一条胳膊，怎么可能把网球抽到高铁的速度？

中网开赛不久，已经出现了不少漂亮的发球得分，测速仪也记录下了惊人的超高球速。

不过，这还称不上最快。人类发出的最快一记发球，速度高达263.4公里/小时，是2012年澳大利亚选手萨姆·格罗斯（Sam Groth）在韩国釜山的ATP挑战赛上打出的。

263.4公里/小时，距离高铁的最高巡航速度也就差一个身位，甚至超过了联络线的车速。

那么，人类是怎么用一条胳膊把球抽出高铁速度的？

其实，职业球员的发球，从来不只是胳膊的事。它是一场从脚趾到拍头的全身接力，是一套被压缩在一两秒内的快速爆发。核心是多关节动力链引发的“鞭打效应”，再叠加精密的力学杠杆和旋转加速机制。

创下男子网球最快发球纪录的萨姆·格罗斯 ｜ Groth WM14 (1)    

发球不是“甩胳膊”，而是一场从脚开始的接力

发球的力，说到底是从地面来的。

选手脚一蹬地，地面反作用力就顺着小腿、大腿传到躯干。躯干再拧转，把力送上肩。肩关节向内旋转、肘关节伸展、小臂向前旋转，最后甩到手腕和拍头，再传到球上。各个部位依次发力、传递并放大能量，就构成了动力链（Kinetic Chain）。这其中任何一环掉链子，末端的速度都会打折。

这可不是玄学。2020年的一项运动医学研究做过计算：发球中超过50%的力量来自腿和躯干，其中髋部和躯干贡献了约51%的总动能和54%的总力量。换句话说，你看到的那记挥拍，其实只是这条链的最后一站——前面那些“看不见”的蹬地和转体，才是真正的发动机。

另一篇经典文献中，研究者把发球拆成了3个阶段、8个环节，同样明确提出：下肢动作属于动力链的起始环节，负责产生能量并向上传递给骨盆、躯干、上肢和球拍；而高水平选手的秘密，是用“整体协调的蹬腿、下肢参与和骨盆旋转”来拉满末端的效率。

所以，发球能有多快，很大程度上取决于脚下蹬出多少力，以及有没有把这份力全部传上去。

身体各个部位依次发力、传递并放大能量，才能打出高速球 ｜ giphy

鞭打效应，为什么速度总在“末端”爆发

光有接力还不够。真正让拍头快到离谱的，是鞭打效应（whip effect）。

你可能见过公园里大爷甩鞭子，手只轻轻一抖，鞭梢却能抽出一声爆响。原因在于，鞭子是一节节变细、变轻的。甩起来的时候，近端慢而重，远端快而轻，能量沿着鞭身一节节往前赶，到末端被放大成极高的速度。

而网球发球，就是人体版的甩鞭子。

鞭打效应的关键在于，从近端到远端按顺序加速：第一节先发力，等速度接近最大的时候再主动“刹车”，这一瞬间角动量被甩给第二节，第二节接着加速，依次往下传。

无论是鞭子还是人体，都是远端质量小，所以同样的角动量可以换来更高的速度。

一项运动生物力学研究，测量了20名网球运动员在2000年悉尼奥运会单打比赛中的动作，发现各部位的峰值角速度从低到高依次是：上身旋转870度/秒、肘关节伸展1510度/秒、腕关节屈曲1950度/秒。结合其他研究测得的膝关节伸展峰值角速度约500～800度/秒，整个发球过程就是一场逐级提速的接力：

腿蹬得最慢，躯干转得快一点，肩和肘再快一点，最远端的小臂和手腕最快。而拍头就像鞭梢，直到接近击球，它才“啪”地一下加速，把球高速甩出去。

而这里面的第一推动力是臀腿，蹬地的驱动力是高球速的能量源头。

甩鞭子的时候，鞭身速度从近到远逐渐增加 ｜ 豆包AI

胳膊，只是链条的最后一节

回到最初的问题，人类是怎么用一条胳膊把球抽出高铁速度的？

答案还是那句话：打出高速发球的，从来都不是胳膊，而是臀腿产生的能量节节向上传递、速度不断被放大，最后由胳膊在最恰当的时机把速度释放到拍头。

接下来的比赛里，不妨把视线从球拍移到全身，看看选手是怎样通过全身链条，把力量从地面传递到手中，在一两秒内用鞭打爆发出高铁速度。

参考文献

[1]Saini SS, Shah SS, Curtis AS. Scapular Dyskinesis and the Kinetic Chain: Recognizing Dysfunction and Treating Injury in the Tennis Athlete. Curr Rev Musculoskelet Med. 2020 Dec;13(6):748-756.

[2]Kovacs M, Ellenbecker T. An 8-stage model for evaluating the tennis serve: implications for performance enhancement and injury prevention. Sports Health. 2011 Nov;3(6):504-13.

[3]Fleisig G, Nicholls R, Elliott B, Escamilla R. Kinematics used by world class tennis players to produce high-velocity serves. Sports Biomech. 2003 Jan;2(1):51-64.

本文来自微信公众号 “果壳”（ID：Guokr42），作者：代天医，36氪经授权发布。