Введение

Центр перкуссии – это точка на продолговатом массивном объекте, закрепленном на опоре, в которой перпендикулярное воздействие не вызовет обратного удара в опоре. Поступательное и вращательное движения компенсируют друг друга в точке опоры при импульсивном ударе, приложенном в центр перкуссии. Центр перкуссии часто рассматривается в контексте биты, ракетки, двери, меча или другого продолговатого предмета, удерживаемого за один конец. Эта же точка называется центром колебаний для объекта, подвешенного на опоре как маятник, то есть простой маятник, вся масса которого сосредоточена в этой точке, будет иметь тот же период колебаний, что и сложный маятник. В спорте центр перкуссии биты, ракетки или клюшки связан с так называемым "сладким пятном", однако последнее также связано с колебательными изгибами объекта.

Пояснение

Представьте себе жесткую балку, подвешенную к проводу с помощью крепления, которое может свободно скользить по проводу в точке P, как показано на рисунке. Импульсивный удар наносится слева. Если удар приходится ниже центра масс (ЦМ), это вызовет вращение балки вокруг ЦМ против часовой стрелки, а также перемещение ЦМ вправо. Центр перкуссии (ЦП) находится ниже ЦМ. Если удар приходится выше ЦП, поступательное движение вправо будет больше, чем вращательное движение влево в точке P, что приведет к чистому начальному движению крепления вправо. Если удар приходится ниже ЦП, произойдет обратное: вращательное движение в точке P будет больше, чем поступательное, и крепление сначала сдвинется влево. Только при попадании удара точно в ЦП обе составляющие движения скомпенсируют друг друга, обеспечив нулевое чистое начальное движение в точке P. Когда скользящее крепление заменяется на опору, которая не может двигаться влево или вправо, импульсивный удар в любой точке, кроме ЦП, вызовет начальную реактивную силу в опоре.

Некоторые приложения

Например, распашная дверь, остановленная дверным упором, расположенным на 2/3 ширины двери, справится с задачей с минимальной тряской, поскольку петли не испытывают результирующей реактивной силы. (Эта точка также является узлом во второй гармонике колебаний, что также минимизирует вибрацию.) "Сладкое пятно" на бейсбольной бите обычно определяется как точка, в которой удар ощущается наиболее комфортно для бьющего. Центр перкуссии определяет место, где, если бита ударяет по мячу, а руки бьющего находятся в точке опоры, бьющий не почувствует внезапной реактивной силы. Однако, поскольку бита не является абсолютно жестким объектом, вибрации, возникающие при ударе, также играют роль. Кроме того, точка опоры при замахе может не совпадать с положением рук бьющего. Исследования показали, что основной физический механизм, определяющий положение "сладкого пятна", связан с расположением узлов в модах колебаний биты, а не с положением центра перкуссии. Концепция центра перкуссии применима и к мечам. Будучи гибкими объектами, "сладкое пятно" для такого режущего оружия зависит не только от центра перкуссии, но и от характеристик изгиба и колебаний.