羽毛球中的空气动力学

由于羽毛球本身的设计特点，它轻盈，容易受到风的影响，也容易在飞行时受到空气阻力的影响而改变飞行速度。同时，羽毛球又有一定的重量，受到地心吸引力的影响，在球速减慢为零时，就产生垂直的自由落体运动。在这种情况下羽毛球的飞行必然存在与数学和物理的内在关联，如果能了解这种关联对打羽毛球的能力应当有巨大的帮助。 

要想分析羽毛球，首先我们来看一下羽毛球的构造。如下图   

羽毛球应有16根羽毛固定在球托部，羽毛长64毫米至70毫米。但每一个球的羽毛从托面到羽毛尖的长度应一致，羽毛顶端围成圆形，直径为58毫米至68毫米，球托直径25毫米至28毫米，底部为圆形。   羽毛球重4.74克至5.50克。 

视频：羽毛球中的空气动力学

羽毛球在空气中飞动时的受力情况 

羽毛球在空气中飞动时, 是在重力和空气阻力两个力作用下运动的。对羽毛球这个运动项目来说, 重力是一个不变的常量, 而空气阻力却具有复杂的性质

 重力作用 

作用于羽毛球质心的重力我们可以把它看作是一个常量G=m*g。重力使得羽毛球的运动方向向下。 

空气阻力 

由迎面阻力摩擦阻力涡流阻力等三个部分组成的。 

迎面阻力 

在羽毛球向前飞动时, 正面所受到的空气压力就是迎面阻力。它的方向与羽毛球的飞动方向相反

 摩擦阻力 

羽毛球在空气中飞动时, 由于空气的内摩擦粘滞性, 羽毛球表面吸附着一部分空气, 同时在空气层间产生一种力, 速度快的一层使其邻接的较慢的一层加速。这样便消耗了羽毛球飞动的动能, 使羽毛球的飞动速度降低, 这就是摩擦阻力 

涡流阻力 

由于通过羽毛球前部近球体表面的流线较后部密, 因此后部的压力大于前部。这样从前部到后部气流逐渐减速, 甚至气流的速度反向, 而前部的流速方向仍未变。这种方向相反的逆流互撞结果, 产生一种涡流。这些涡流檄起边界层的全部的气流与羽毛球相分离。在球的后部表面形成稀疏的空间, 并充满涡流, 后部表面各点压力减小, 因而沿球体表面各点压力的合力方向必定会向后增大阻力, 这就是涡流阻力。