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2026-06-01
如何預測撞球碰撞軌跡?撞球的物理學
678 期
Author 作者
簡麗賢|北一女中物理教師
撞球
彈性碰撞
動量守恆
動能守恆
Take Home Message
.撞球是一種結合物理學與數學的運動。從瞄準角度、球桿擊球位置,到母球與子球的運動路徑,都能透過幾何與力學分析預測。
.撞球的碰撞過程中,由於作用時間極短且外力可忽略,系統遵守動量守恆定律;理想情況下也符合動能守恆,屬於彈性碰撞。
.根據「定桿」、「推桿」與「拉桿」等不同技巧,說明球桿撞擊母球的位置不同,會改變球的運動與旋轉,影響碰撞後的行為。
筆者過去在服預備軍官役期間,休假日有時留在軍營,與部隊夥伴持桿撞球,體會撞球的物理學。撞球是一門學問,一桿一球都包含了物理學和數學三角函數的概念。在比賽時,撞球選手的一舉手一投足,無不充滿了物理的思維。
撞球的球迷通常會關注職業撞球公開賽。例如第四屆Universal台北職業撞球公開賽,於今(2026)年1月11日在臺北松山文創園區一號倉庫舉行最終決戰。一路輕騎過關,被稱為「撞球王子」的柯秉逸在冠軍戰雖一度陷入了苦戰,所幸最終靠著優勢防守,慢工出細活力克菲律賓好手納勞南(Ronel Nalaunan),展現球王風範,將冠軍獎盃留在臺灣。
從草地到桌上 撞球的歷史與發展
每種球類運動都有它的歷史淵源, 根據維基百科,撞球最初是15世紀在一種草地上進行的戶外運動,玩家使用兩個圓形石頭和一支靠在肩上的長曲棍,握住曲棍的另一端擊打圓石,使圓石滾動並互相碰撞的遊戲。後來歐洲人將遊戲搬至室內,改在四面有框圍住的桌面上進行,參與者以曲棍打擊圓球,使球相互碰撞而得分,並以此規則形成撞球比賽的雛形。
有一種說法認為,法國國王路易十四也曾接觸過這種形式的撞球運動,後續他在熟稔這項運動後逐漸推廣並風靡各地,於是玩撞球的人愈來愈多。自2005年起,撞球更被納入世界運動會的競賽項目。
撞球是一種具有技巧性的運動,選手須善用球桿撞擊白色母球,使母球在撞球檯上滾動而撞擊其他子球(或稱為目標球),達成選手構思的特定目標。
一般花式撞球也稱為美式撞球,因使用各種顏色的子球並標記號碼而得其名。撞球的球桌共有六個袋口。選手透過球桿對母球施力,並運用經驗與技術控制母球的速度與方向,使母球碰撞子球後,子球與母球均朝預定的方向前進而得分。然而,打撞球絕非只憑感覺,而是透過科學判斷的思維。撞球蘊含了物理的力學分析和能量守恆的概念。
運用三角關係式與物理學的碰撞概念,對母球與子球的位置與碰撞後的運動軌跡進行分析後,可藉此找到理想的瞄準點與擊球角度。而撞球選手也可依據上述理論,估算球桿擊球的位置、角度與力道,再結合實際情況進行誤差分析,將彩色球的路徑控制在誤差範圍內而掉進球袋裡。比賽中可見選手如同下棋一般的布局思維。
動量守恆與動能守恆
在討論撞球的物理學之前,首先要介紹與碰撞有關的物理學基本名詞與定律內涵。移動中的母球或子球具有質量與速度,而速度具有方向性,因此物理學定義
……【更多內容請閱讀科學月刊第678期】
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