D-Plane: Những điều cơ bản bạn cần biết 10:18, 28/11/2023

D-Plane (Mặt phẳng D) là thuật ngữ được nhà vật lý Theodore Jorgensen giới thiệu lần đầu tiên trong cuốn sách Vật lý về Golf (The Physics of Golf) của ông. Giáo sư Jorgensen đã nghiên cứu cú swing golf bằng cách sử dụng các mô hình và phương trình khoa học. Khi nghiên cứu đường bay của bóng và xác định yếu tố khiến bóng chuyển động như vậy, ông đã định lượng nguyên nhân: D-Plane.

Chữ “D” là viết tắt của “Descriptive” (thống kê mô tả). Mặt phẳng mô tả thực hiện chính xác những gì nó đang định nghĩa, đó là một mặt phẳng thực hiện mô tả lại điều gì đó. Trong trường hợp này, nó mô tả những điều kiện nhất định khi va chạm và đường bay của bóng golf.

“Plane” là bề mặt phẳng, có hai chiều, giống như một tờ giấy. Để một mặt phẳng tồn tại, nó cần có hai vectơ giao nhau. Một vectơ, theo định nghĩa chung, là một đại lượng của thứ gì đó cũng có hướng. Đối với tờ giấy, vectơ của nó là chiều rộng và chiều cao (không có chiều sâu). Chiều rộng và chiều cao của tờ giấy có một đại lượng mà chúng ta có thể đo được bằng thước kẻ. Giữ một tờ giấy trước, bạn có thể nói vectơ chiều rộng bắt đầu ở góc dưới bên trái của tờ giấy và di chuyển theo một đường thẳng từ trái sang phải, kết thúc ở góc dưới bên phải. Vectơ chiều cao lại bắt đầu ở góc dưới bên trái và đi lên theo đường thẳng, từ dưới lên trên, kết thúc ở góc trên cùng bên trái của tờ giấy.

Ngoài việc có hai vectơ, mặt phẳng hoặc tờ giấy của chúng ta còn cần một phần tử khác để tồn tại; để hai vectơ đó kết nối tại một điểm. Nếu không, chúng ta sẽ không có mặt phẳng, chỉ có hai vectơ không liên quan và kết nối đến nhau. Khi cầm tờ giấy trước mặt, chúng ta có thể thấy các vectơ chiều rộng và chiều cao của tờ giấy được nối với nhau ở góc dưới bên trái.

Tóm lại: Một mặt phẳng được tạo thành từ hai đường thẳng, chỉ về các hướng khác nhau, nối nhau tại một điểm nào đó. Mặt phẳng là không gian phẳng, hai chiều giữa hai đường thẳng đó.

Với sự hiểu biết của chúng ta về mặt phẳng là gì, chúng ta hãy chuyển sang Mặt phẳng Mô tả! D-Plane xuất hiện khi impact (va chạm). Lúc này có hai vectơ, hai đường thẳng ta đo được. Chúng là: hướng di chuyển của đầu gậy và hướng mà mặt gậy hướng tới.

Bây giờ chúng ta đã hiểu hai vectơ tạo nên D-Plane, chúng ta có thể nhìn vào đường bay của quả bóng. Điều này được thể hiện bằng hai đường trên biểu đồ D-Plane. Đầu tiên là đường màu tím, thể hiện đường bay ban đầu của quả bóng. Đường này sẽ được tìm thấy trên mặt phẳng hai chiều giữa đường pháp tuyến của mặt gậy và đường đi của đầu gậy khi tiếp xúc.

“Ball Flight Laws” (Định luật bay của bóng) của PGA chỉ ra rằng, đường bay ban đầu của bóng là nơi mặt gậy hướng tới. Điều này không hoàn toàn đúng vì bạn sẽ thấy đường màu tím hơi thấp hơn mức bình thường trên mặt gậy một chút. Điều này là do va chạm giữa gậy và bóng là “không đàn hồi”, (1) nghĩa là có sự mất động năng trong quá trình va chạm. Sự mất năng lượng này được mô tả bằng một khái niệm được gọi là “hệ số phục hồi”. (2) Nói một cách đơn giản, năng lượng bị mất trong quá trình va chạm càng ít thì mặt gậy càng gần với mặt bình thường và bóng sẽ bay xa hơn.

Đường thứ hai mô tả đường bay của quả bóng là đường màu xanh lá cây, hướng lên trên so với đường bay hướng ban đầu và vuông góc với đường đó. Đường này biểu thị hướng nâng của quả bóng, do sự chênh lệch áp suất không khí xung quanh quả bóng đang xoáy. (3)

Đường này nằm phẳng trên D-Plane là đường quan trọng nhất trong việc mô tả lý do tại sao quỹ đạo bóng lại uốn cong như vậy khi ở trong không trung. Đường màu xanh lá cây hướng về vùng có áp suất không khí thấp xung quanh quả bóng, hướng bóng sẽ cong về phía đó.

Bây giờ, hãy hiểu cách D-Plane được tạo ra và các đường biểu thị ý nghĩa gì, chúng ta hãy xem một số ví dụ về các D-Plane khác nhau và đường bay bóng mà chúng mô tả.

D-Plane số 1 (hình trên) thể hiện đường pháp tuyến của mặt gậy hơi hướng về bên trái mục tiêu (mục tiêu nằm ở hướng bắc trong biểu đồ) và đường di chuyển của đầu gậy xa hơn về bên trái mục tiêu. Do đó, quả bóng sẽ bắt đầu bay sang trái mục tiêu, nhưng sau đó cong sang phải, khi D-Plane nghiêng sang phải. Mức độ nghiêng của D-Plane xác định quỹ đạo bóng sẽ cong sang trái hoặc sang phải. D-Plane nghiêng bao nhiêu là do sự khác biệt về hướng pháp tuyến với mặt gậy và đường di chuyển của đầu gậy khi nhìn từ trên xuống.

Bạn sẽ nhận thấy rằng biểu đồ D-Plane số 2 (hình trên) thể hiện đường pháp tuyến của mặt gậy và đường đi của đầu gậy đều chỉ về cùng một hướng: bên phải mục tiêu. Điều này có nghĩa là bản thân D-Plane không nghiêng sang trái hoặc phải (nó thẳng đứng) và do đó hướng nâng của quả bóng là hướng thẳng lên trên. D-Plane này mô tả đường bay push. 

Cuối cùng, D Plane số 3 (hình trên) biểu thị quỹ đạo bay push draw. Bình thường đối với mặt gậy hướng về bên phải của mục tiêu và đường đi của đầu gậy nhiều hơn. Điều này làm cho D-Plane nghiêng sang trái.