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力学 想踢出香蕉球?先学好物理

科普小知识2022-07-26 12:42:47
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知识点:伯努利原理:即无论是水流还是气流,如果流速慢,侧面的压力就会高;如果流速很快,对面的压力就会很小。

说到香蕉球,球迷们一定会记得贝利在1996年伦敦世界杯上漂亮的弧线和神奇的大脚。然而,贝克汉姆是第一个将香蕉球发扬光大的人。他曾在许多绿地上以经典的贝卢斯科尼曲线赢得球迷的疯狂欢呼和喝彩。于是,问题就出现了:足球在空中应该划出什么样的弧线才能被称为“香蕉球”?

如果有必要给它一个严格的定义,它可以是这样的:所谓的香蕉球是指一个在空气中运行的球,并有一个弧形路径,这是根据类似香蕉的弧形路径命名的。也正因为有了曲线,香蕉球也有了“弧线旋转球”或“弧线球”的绰号。

那么,我们怎么玩“香蕉球”?首先,你必须知道流体力学中的一个原理——伯努利原理:即,如果流速很慢,无论是在水流还是在气流中,侧面的压力都会很高;如果流速很快,对面的压力就会很小。

当一个球员踢足球时,如果他用右脚,当脚作用在球上时,因为脚内侧有摩擦力,足球不仅会飞向球门,还会逆时针旋转。然而,空气有一定的粘性。当球旋转时,空气会摩擦球面。旋转的球将驱动周围的空气层一起旋转,这将在球周围产生气流。球左侧摩擦产生的气流方向与飞行中迎面遇到的气流方向相同。因此,球左侧的气流速度更快。球右侧的两个气流方向相反,所以球右侧的气流较慢。

这使得高速侧的压力小于低速侧的压力,因此球上的力从左到右变化,总合力向左。这样,球在飞行时会感受到侧向和向左的压力差,形成侧向力,使向右飞行的球逐渐向左偏转。

另一方面,如果球员用左脚踢的“香蕉球”,球会先向左飞,然后向右偏转。同样,球可以上下转动。不同的是,向左和向右旋转是让球绕垂直轴旋转,而向上和向下旋转是让球绕水平轴旋转。当球的旋转速度快到一定程度,并且球上的空气合力大于球的重量时,球将在向左移动的过程中向上弯曲移动,同时向前移动(假设右脚作用在球上并向左踢),因此看起来球将向上转动。

事实上,香蕉球不仅存在于足球中,也存在于乒乓球、排球和网球中。例如,乒乓球中的弧形旋转球和排球中的浮球都是根据这一原理产生的。