空气阻力与速度的平方成正比
当球旋转着前进时,它表面每一个点相对于空气而言,其向前的瞬时速度是不同的,因此受到的空气阻力也存在差异。
下旋球的空气阻力分析
由上图可以看出,当一个下旋球向前运动时,其迎风面垂直对称的两个点A、B由于叠加了旋转的角速度ω,相对于气流的速度Va > Vb,因而A点受到的空气阻力大于B点,反映到球体质心的推力Fa > Fb,球被赋予向上的推力。
我们可以用伯努利原理解释乒乓球的旋转吗?这其实是一个有争议的问题。
有人认为由于球的旋转推动一部分气流走了更远距离,气流速度的增加导致压强减小,而另一面气流速度较小导致压强增加,这一增一减之间产生了一个压力差。许多人以此来解释飞机机翼的上升。
伯努利定律所描述的是单一流体在不同位置(等熵流)由于速度发生变化,根据能量守恒原理而产生的压强变化。流体的速度越快,其压强越小。
伯努利原理针对的是单一流体
事实上,无论是旋转的乒乓球还是快速运动的机翼,其上下方的气流已经属于不同的流体,是否适用于伯努利定律有待商榷。
一般认为,机翼之所以产生升力,是因其后端下压空气而产生向上的反作用力。乒乓球因旋转而发生偏移,最主要是因为空气流动在球体表面不同位置的速度差异导致阻力不同,从而产生侧向的压力差。
来做一道题吧许多球类运动员都利用旋转来使球飞出不同的轨迹。乒乓球选手会熟练使用不同的旋转,网球棒球、排球和足球运动员也都喜欢使用旋转球来获取比赛的主动权。
其中足球迷们时常津津乐道的“香蕉球”、“圆月弯刀”都是利用了马格努斯效应。
那么问题来了:下图中的足球运动员想要踢出香蕉球,他应该踢球的哪个部位呢?
他应该踢哪个部位?
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