เร็วและแรง : ไขรหัส "ลูกตบแบบ Smash Shot" ของแบดมินตันจากหลักฟิสิกส์

หากเปรียบการปั่นฟรีคิกในกีฬาฟุตบอล เป็นลูกยิงเรียกเสียงฮือฮา การตีลูกตบแบบ Smash Shot ในกีฬาแบดมินตัน สามารถเรียกความสนใจจากคนดูในแบบเดียวกัน

เพราะ Smash Shot คือการตีลูกอย่างรุนแรงจนเกิดความเร็วขั้นสูงสุด โดยสถิติที่ถูกบันทึกไว้ ลูกตบแบบ Smash Shot สามารถสร้างความเร็วบนอากาศ มากกว่า 300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

Main Stand จึงใช้หลักฟิสิกส์หาคำตอบว่าเหตุใดลูกตบแบบ Smash Shot ถึงมีความเร็วสูงเทียบเท่ารถสปอร์ตคันหรู ทั้งที่ต้นกำเนิดแรงของลูกมาจากกล้ามเนื้อมนุษย์ และเส้นเอ็นบนแร็กเก็ต

ตบให้แรง ตบให้เร็ว

Smash Shot หรือ ลูกตบ คือ การที่ผู้เล่นตีลูกแบดมินตันจากระดับสูงให้พุ่งลงต่ำอย่างรุนแรงและรวดเร็ว โดยลูกตบถือเป็นไม้ตายสำคัญในการทำคะแนน เนื่องจากลูกตบมีจุดเด่นที่ความหนักหน่วงและความแม่นยำ จึงเป็นอาวุธหลักในเกมรุกของกีฬาแบดมินตัน

ลูกตบมักถูกเปรียบเทียบกับลูกเสิร์ฟของกีฬาเทนนิส เนื่องจากเป็นการตีลูกที่เน้นความรุนแรงและความเร็วมหาศาล เคยมีการทดลองของนักแบดมินตันชาวจีนที่ยืนยันว่า ลูกตบสามารถสร้างรอยแตกร้าวแก่ผลแตงโม แม้ผู้ตีแบดมินตันจะอยู่ห่างจากผลแตงโมเป็นระยะทาง 3 เมตร  

ยิ่งกว่านั้น เมื่อเทียบความเร็วสูงสุดของลูกบอลชนิดต่าง ๆ ที่เคยถูกบันทึกในการแข่งขันกีฬา ลูกตบของฟู่ ไฮ่เฟิง นักแบดมินตันทีมชาติจีน สามารถทำความเร็วได้สูงถึง 208 ไมล์ต่อชั่วโมง เร็วกว่าสถิติสูงสุดของการเสิร์ฟลูกเทนนิสซึ่งอยู่ที่ 163 ไมล์ต่อชั่วโมง และการขว้างเบสบอลซึ่งอยู่ที่ 108 ไมล์ต่อชั่วโมง

ความแรงของลูกจึงถือเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้ลูกตบ เป็นอาวุธที่อันตรายที่สุดในกีฬาแบดมินตัน ซึ่งตามหลักฟิสิกส์แล้ว ความแรงของ Smash Shot สามารถอธิบายได้ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน หลักกลศาสตร์พื้นฐานที่อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับแรงที่กระทำต่อวัตถุ

ซงเจี๋ย ช่าย นักแบดมินตันผู้มีประสบการณ์มากกว่า 11 ปี และนักศึกษาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย เลือกใช้กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน หรือ F=ma มาอธิบายความรุนแรงของลูกตบในกีฬาแบดมินตัน

โดยในกรณีนี้ "F" หมายถึงเวกเตอร์ของแรงที่กระทำต่อวัตถุ เท่ากับแรงที่กระทำต่อลูกแบดมินตัน ซึ่งเป็นผลลัพธ์ของ "m" หรือมวลของวัตถุ ซึ่งหมายถึงมวลของแบดมินตัน คูณด้วย a หรือความเร่งของวัตถุ

การตีลูกตบใส่แตงโมที่กล่าวถึงข้างต้น คือตัวอย่างที่สามารถอธิบายความแรงของลูกตบผ่านกฎ F=ma โดยความเสียหายที่เกิดขึ้นแก่ลูกแตงโม หมายถึงค่าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อลูกแบดมินตัน (F) ซึ่งเป็นผลลัพธ์จากมวลของลูกแบดมินตัน (m) คูณกับความเร่งของวัตถุ (a) ซึ่งหมายถึง แรงที่ผู้เล่นตีใส่ลูกแบดมินตัน เพราะกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันกล่าวว่า หากวัตถุใดมีความเร่ง แสดงว่ามีแรงกระทำต่อวัตถุนั้นอยู่

เมื่อพิจารณาตัวแปรที่ทำให้เกิดแรงของลูกแบดมินตัน จะพบว่า m หรือ มวลของลูกแบดมินตัน เป็นตัวแปรที่ค่อนข้างคงที่ เนื่องจากมวลของแต่ละลูกแบดมินตันที่ไม่ต่างกันนัก a หรือ แรงที่ผู้เล่นตีใส่ลูกแบดมินตัน จึงเป็นตัวแปรสำคัญที่จะกำหนดว่า ลูกตบของผู้เล่นคนใดรุนแรงมากกว่ากัน

เคลื่อนไหวอย่างถูกต้อง

มีตัวแปรหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อแรงที่ผู้เล่นตีใส่ลูกแบดมินตัน ได้แก่ การเคลื่อนไหวของร่างกาย, ไม้แบดมินตันหรือแร็กเกต และลูกแบดมินตัน แต่เนื่องจากผู้แข่งขันในแต่ละแมตช์ต้องใช้ลูกแบดมินตันเดียวกัน การเคลื่อนไหวของร่างกาย และไม้แบดมินตัน จึงเป็นปัจจัยหลักที่จะกำหนดความรุนแรงของลูกตบ

Photo : how-to-play-badminton.com

สำหรับการเคลื่อนไหวของร่างกาย ปัจจัยข้อนี้ส่งผลโดยตรงกับการตี Smash Shot เพราะนักกีฬาที่สามารถตีลูกตบได้ดี ย่อมสะสมพลังงานในร่างกายเป็นจำนวนมหาศาล ก่อนปล่อยพลังงานดังกล่าวออกไปถูกที่ถูกเวลา ซึ่งจะส่งผลให้นักกีฬาผู้นั้นสามารถตีลูกแบดมินตันด้วยความเร็วสูงสุด ซึ่งเป็นไม้ตายหลักของลูกตบ

การตีลูกตบด้วยความเร็วสูงสุดไม่ใช่เรื่องง่าย และต้องผ่านการฝึกฝนนับครั้งไม่ถ้วน เพราะการเคลื่อนไหวของร่างกายแต่ละส่วน ไม่ว่าจะเป็น เอว, สะโพก, หัวไหล่, ต้นแขน, ปลายแขน และข้อมือ จำเป็นต้องสัมพันธ์กันทั้งหมดเพื่อให้พลังงานที่สะสมมาตั้งแต่เท้าของนักกีฬา สามารถส่งไปยังไม้แบดมินตันแบบเต็มเม็ดเต็มหน่วย

จังหวะที่สำคัญที่สุดในการตี Smash Shot คือจังหวะตีลูก ซึ่งผู้ตีต้องตวัดแขนไปด้านหลัง ก่อนฟาดลงไปที่ลูกอย่างเต็มแรง เนื่องจากเป็นการส่งแรงที่เก็บสะสมไว้บริเวณสะโพก สู่ข้อมือภายในเสี้ยววินาที การบิดเอว, ปลายแขน และข้อมือ จึงต้องเป็นไปอย่างถูกต้อง เพื่อตีลูกให้ได้ความเร็วสูงสุด

อย่างไรก็ตาม การเคลื่อนไหวร่างกายที่ถูกต้องอาจไร้ความหมาย หากผู้ตีไม่สามารถควบคุมไม้แบดมินตันให้สัมผัสกับลูกในตำแหน่งที่เหมาะสม หรือจุดที่เรียกว่า "Sweet Spot" ซึ่งเป็นจุดสำคัญบนแร็กเกตที่จะช่วยส่งให้ลูกตีมีความแม่นยำ และความเร็วมากขึ้น

เคล็ดลับของ Sweet Spot

สำหรับ Sweet Spot เกิดขึ้นจากการขึงเอ็นของไม้แบดมินตัน จนเกิดจุดที่มีความตึงของเอ็นสูงสุด ซึ่งจะช่วยให้ลูกแบดมินตันที่มาสัมผัสบริเวณดังกล่าว สามารถรับแรงส่งจากหน้าไม้ได้มากกว่าบริเวณอื่น โดย Sweet Spot ของกีฬาแบดมินตัน จะอยู่บริเวณช่วงบนของแร็กเกต

Photo : badmintonfanatiker.com

 

การทำงานของ Sweet Spot สามารถอธิบายผ่านหลักฟิสิกส์ด้วยกฎของฮุก หรือกฎที่กล่าวว่าแรงที่ต้องใช้ในการยืดหรือหดสปริง จะแปรผันตรงกับระยะทาง ตามสูตร F=kx โดยในกรณีนี้ k = น้ำหนักของเส้นเอ็นที่ถูกขึงบนแร็กเก็ต ส่วน x = ความยาวของเส็นเอ็นที่เป็นพื้นที่ Sweet Spot

หากพิจารณาตามกฎของฮุก หลายคนคงคาดเดาว่า ยิ่งน้ำหนักของเส็นเอ็นมากเท่าไร แรงที่เกิดย่อมมากเท่านั้น แต่ความจริงกลับตรงกันข้าม เพราะหากผู้ตีขึงเส้นเอ็นให้แข็งมากเกินไป จะทำให้พื้นที่ของ Sweet Spot ลดลง หรือในแง่หนึ่งคือ ยิ่งค่า k มากเท่าไร ค่า x จะลดลงมากเท่านั้น

ด้วยเหตุนี้ การขึงเส้นเอ็นบนแร็กเก็ตให้แข็งมากเกินไป จะส่งผลให้ผู้ตีออกแรงบริเวณข้อมือและหัวไหล่มากกว่าปกติ ซึ่งไม่ส่งผลดีต่อตัวผู้ตีเอง แม้ลูกตบที่ออกไปจะมีความแรงและความแม่นยำเพิ่มขึ้น แต่ผู้ตีจะเสียแรงจำนวนหนึ่งโดยเปล่าประโยชน์ ถือการเสียแรงเปล่าโดยใช้เหตุ

การขึงเอ็นที่เหมาะสมกับการตีลูกตบในบริเวณ Sweet Spot จึงอยู่ที่ 23 ปอนด์ สำหรับนักแบดมินตันชาย และ 21 ปอนด์ สำหรับนักแบดมินตันหญิง ซึ่งถือเป็นความตึงเอ็นระดับปานกลาง ช่วยให้ผู้ตีสามารถบาลานซ์แรงตีกับแรงส่งลูกจากไม้ได้อย่างเหมาะสม

 

การใช้กฎทางฟิสิกส์ ทั้ง กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน และ กฎของฮุก เข้ามาช่วยอธิบายการตีลูกแบบ Smash Shot ย่อมทำให้ผู้ชื่นชอบแบดมินตัน สามารถทำความเข้าใจกับกีฬาชนิดนี้ได้มากขึ้น

แต่ท้ายที่สุดแล้ว วิธีการที่จะทำให้ผู้เล่นสามารถตีลูก Smash Shot อย่างสมบูรณ์แบบ มีเพียงทางเดียวเท่านั้น คือ การฝึกซ้อมอย่างหนัก จนผู้เล่นสามารถสร้างลูกตบมหัศจรรย์ด้วยสัญชาติญาณ แบบที่กฎทางวิทยาศาตร์ไม่สามารถอธิบายได้ว่า ลูกตบอันน่ามหัศจรรย์นั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร