揭秘香蕉球的原理

2014-6-10 11:40| 发布者: chenl| 查看: 1285| 评论: 0|来自: 网络

摘要: 世界杯开赛在即,在欣赏足球明星们精湛的球技前,我们先来一起了解一下足球与空气搭档的背后原理吧,“香蕉球”的产生绝非偶然,而是空气动力学的杰作。

世界杯开赛在即,在欣赏足球明星们精湛的球技前,我们先来一起了解一下足球与空气搭档的背后原理吧,“香蕉球”的产生绝非偶然,而是空气动力学的杰作。

世界杯香蕉球

一.弧线球的原理

当足球在空中飞行时,并且不断地在旋转,由于空气具有一定的粘滞性,因此当球转动时,空气就与球面发生摩擦,旋转着的球就带动周围的空气层一起转动,从而形成足球在空中向前并作弧线飞行。由于球呈弧线形运行,与香蕉形状相似,故又俗称“香蕉球”。

二.弧线球的深入探究

当球在空中飞行时,若不但使它向前,而且使它不断旋转,由于空气具有一定的粘滞性,因此当球转动时,空气就与球面发生摩擦,旋转着的球就带动周围的空气层一起转动。若球是沿水平方向向左运动,同时绕平行地面的轴做顺时针方向转动,则空气流相对于球来说除了向右流动外,还被球旋转带动的四周空气环流层随之在顺时针方向转动。这样在球上方的空气速度除了向右的平动外还有转动,两者方向一致;而在球的下方,平动速度(向右)与转动速度(向左)方向相反,因此其合速度小于球上方空气的合速度。

根据流体力学的伯努利定理,在速度较大一侧的压强比速度较小一侧的压强为小,所以球上方的压强小于球下方的压强。球所受空气压力的合力上下不等,总合力向上,若球旋转得相当快,使得空气对球的向上合力比球的重量还大,则球在前进过程中就受到一个竖直向上的合力,这样球在水平向左的运动过程中,将一面向前、一面向上地做曲线运动,球就向上转弯了。若要使球能左右转弯,只要使球绕垂直轴旋转就行了。看来关键是运动员触球的一刹那的脚法,即不但要使球向前,而且要使球急速旋转起来,不同的旋转方向,球的转向就不同,这需要运动员的刻苦训练,方能练就一套娴熟的脚头功夫,只有经过千锤百炼,才能达到炉火纯青的地步。 其实,何止是足球有"香蕉球",乒乓球、排球、网球等都有利用旋转技术创造出各种飘忽不定、神秘莫测的怪球,如乒乓球中的弧圈球、排球中的飘球等都是根据这个原理创造出来的。

香蕉球的原理是依照空气动力学的。就是球面与空气的相对速度越大,球面受力就越大,球的弧度就越大。 假设从球的正上方向下看(视线与地面垂直),同时球的运动轨迹的瞬时方向与你的视线垂直向上,球是逆时针旋转。球的右侧与空气的相对摩擦速度比左侧大,这时球的运动方向就会向左偏移。相对摩擦速度越大,球的偏移量就越多,也就是弧度越大。这个是弧度,下面说高度。 再假设从球的正侧面看(视线与地面平行),同时球的运动轨迹的瞬时方向与你的垂直向左。假如球是顺时针旋转,球的下部与空气相对摩擦速度比上部大,球下落的就越快。这样比较难绕过人墙(但绕过去就是威胁)。反之,球下降的就越慢,但是容易绕过人墙(但球速慢,给守门员反应的时间太多)。

三.弧线球原理的应用

弧线球原理即是流体力学的伯努利定理,在生活中广泛应用,如飞机的升天,帆船的前进,农业用的喷雾器,汽车发动机的汽化器,网吧的水帘空调,这些是比较大的应用,还有不少生活中容易被忽略的,比如用吸管吸瓶子里的饮料,钢笔吸墨水,注射器吸药水等等。


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「球球」中的空气动力学



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