足球旋转球原理?
其实这个问题可以简化为两个小问题,一是球的运动轨迹是如何的;二是这个运动轨迹和球的速度有哪些关系。 先说第一种情况,当球是在平地上滚动时,此时如果给球施加一个转向力,这个力的作用效果就是使球的运行路线发生偏转(也就是通常所说的转弯),这时由于地面的摩擦阻力使得球在转弯后速度减小到原来的一半左右——也就是说在这个问题上我们得到了第一个方程,即F=-kv/2 这个公式是著名的伯努利方程的应用之一(当然还有流量平衡之类的应用),k表示单位面积上的动摩擦因素(一般约为0.1~0.3之间) 如果我们把球看成是一个质点,那么由牛顿第二定律可得 在这里,m=ρv^3 是球的体积密度,g=9.8 为重力加速度,L是球的长度参数(长度单位为米)。这样我们就得到了第二个等式,即 F+mg=m*(V^2)/L 综合上述两式就可以得出一个比较简单的计算公式,其中R是球的半径 从上面的计算可以看出,影响转动角速度的因素有三个:力的大小、质量以及形状,不过一般来说质量的差异并不是特别大,所以通常来说对这种球来说,能够产生较大影响的还是力的大小及形式。因此对于一个球员来说,他需要做的主要工作还是努力提高自己带球时的向心力大小。
第二种情况就比较复杂了。以常见的踢弧线球为例,我们知道球在地面上运动时,会受到三个分力:重力和支持力的作用方向竖直向下和水平向右;空气阻力沿水平方向的反作用力。这三个分力的合力决定了球的运动方向和路线。 首先对于重力来说是可以忽略不计的,因为在如此大的速度下其产生的合力非常小(<1N的水平向左的分力),与向心力的方向也几乎完全相反。其次,由于空气阻力的存在,即使不考虑支持力,球的速度也是会逐渐减小的,这就会使得空气阻力逐渐增加直至等于支持力为止,而这两个力的方向都是水平的反向的,所以最终的结果就是球会在向前的同时逐渐绕着原运动中心做圆周运动(这里的运动中心指的是支持力(空气阻力)的作用点和重心连线的中点),而且越往后运动半径越大。