关于篮球 你肯定不知道的5个物理原理

篮球是物理爱好者最喜欢的运动。在操场上，你可以通过应用你所学的物理定律给篮球增添一些新的见解。我们已经看过一些关于抛物线运动和碰撞、篮球的能量和动量的互动软件或游戏。以下是对篮球五项基本物理原理的简要介绍。读完之后，你应该重新了解这项运动。

1.无论何时起飞，你都将在跳跃的前半段保持71%的时间。

一般人可能认为跳跃前半段和后半段的停留时间应该是一半到一半。

请再想一想这个问题:当你离开地面时，你的身体速度达到最快。当你慢慢上升时，你的速度逐渐降低，直到你到达最高点。此时，你的垂直速度为零。在这一刻之后，你的下降速度开始增加，直到你的着陆速度回到零。

因为跳跃的前半段在整个过程中是一个较慢的间隔，并且在这个间隔中停留的时间较长。

需要多长时间？为了计算这个数字，我们需要知道物体从静止状态下落的时间取决于离地面距离的平方根。要计算物体下落到1/2高度的时间，只需将离地面的距离平方(1/2)，即71%。

篮球运动员停滞感的原理是，他们在跳跃的前半段花费了71%的时间。

2.当运动员在运动过程中带球上篮或投篮时，他们需要在投掷篮球的速度中加入自己的速度。

现在想象一个人骑着自行车以恒定的速度直行。他把篮球垂直抛向空中。篮球离开他的手后，球和汽车仍然以同样的速度前进。

从骑车人的角度来看，篮球是在骑车人前面落地吗？降落在同一个位置？后方着陆？

你认为结果会是什么？

为了理解为什么篮球和自行车是同步的，让我们来看看伽利略在17世纪进行的一项实验。

想象一艘船以恒定的速度行驶，就像前面提到的自行车。伽利略站在船的桅杆上，垂直向下扔了一块石头，正好落在桅杆的底部，而不是像伽利略想象的那样落在桅杆后面。

如果当时岸上的人目睹了这一幕，伽利略的船在他们眼中是水平移动的，石头的下落轨迹也是水平移动的。除了向下移动，石头和船以同样的速度水平移动。

同样的物理现象也发生在自行车和篮球上。自行车手垂直投掷篮球，篮球也保持自行车手水平移动的速度。当篮球落地时，它仍然落在骑车人身上。

这条法律对篮球有什么启发？

当篮球运动员在比赛中投篮时，就像骑自行车的人一样，初学者经常在篮球上篮中失败，因为他们会把篮球向前推进而不是垂直向上。只要是训练有素的篮球运动员，他们都知道当球被装上时，篮球必须向上投掷。

类似地，当球员从左向右移动投篮时，如果他们此时瞄准篮筐的中心，篮球将不会击中，而是倾向于篮筐的右侧。为了确保每次投篮都击中篮筐，运动员需要将自己的速度与篮球的速度相加来修正投篮。

在伽利略之前，亚里士多德认为所有事物的自然状态都是静态的。如果你想移动某样东西，你需要一种力量来一直作用于它。根据这个理论，伽利略不适合远距离投篮，扣篮狂人更适合他，他的上篮也应该很弱。

伽利略的观点是正确的。他引入了惯性的概念——一个物体在没有任何作用力的情况下将保持其原始速度和方向。物体的自然状态不是静止的，而是以恒定的速度运动。

3.下旋球在反弹时会损失更多的能量，更容易弹入篮筐。

篮球运动员应该学会用指尖投篮，而不是手掌。这种投篮方式更容易接球，但更重要的原因是用指尖投掷的篮球会自然地向后旋转。阿诺德·奥尔巴赫，NBA历史上最伟大的教练之一，被称为“红衣主教”，说下旋决定了投篮。

指尖有助于推动下旋，击球更柔和，“运气”的程度也会增加。当球击中篮筐并停止时，这是一个很好的下旋。有些人说这是运气，那么为什么所有伟大的射手总是投出这些所谓的好球呢？”

奥尔巴赫的理论基于角动量守恒。篮球离开运动员的手后仍然会以同样的速度旋转。那么，为什么下旋对投篮有好处？

要理解原因，首先想象一个非旋转篮球。击中篮筐后，篮球会受到篮筐摩擦力的影响，与篮筐的碰撞会削弱球的能量并减慢球的速度。

现在想象一个下旋。球的运动是两个方向的叠加——一方面，球的中心部分在空中飞行，另一方面，球围绕球的中心旋转。一起，球的底部移动比以前更快。

这一次，当底部碰到篮板时，碰撞速度比前一次要快。球比以前受到更多的摩擦，失去更多的能量，球的速度大大降低。从球员的角度来看，篮板附近的球越慢，就越容易弹进篮筐。

因此，使下旋球更容易进入篮筐的不是运气，而是物理。

4.当你拿在手里时，篮球感觉比实际重量轻1.5%，因为篮球周围的空气会支撑它。

篮球被空气包围着。空气越深，大气压力越大。这意味着篮球底部的气压比顶部的气压大。轻微的气压差为篮球提供了向上的浮力。根据阿基米德的浮力公式:

在填入相应的数字后，我们发现篮球被其自身重量的1.5%所支撑。

换句话说，篮球比实际重量轻，因为它受空气浮力的影响。

5.旋转的篮球会改变运动路径的方向，这是由不均匀的空气摩擦造成的。

篮球在空中飞行受到四种力的影响，重力、浮力、阻力和马格努斯力。最后的马格努斯力只有在篮球旋转时才起作用。

1852年，马格努斯对炮弹发射后偏转的趋势感到困惑。他意识到，当炮弹在空中飞行和旋转时，所受到的空气摩擦(或阻力)是不均匀的，因此炮弹上的作用力也是不均匀的，从而导致炮弹向某个方向偏转。

马格努斯效应对旋转篮球的影响很小，篮球的轨迹会弯曲。马格纳斯力也是棒球中弯曲球的原因。

在阅读了这么多关于篮球物理学的内容后，你会在投篮时感到更自信吗？还是更紧张？