高一物理题
如果你经常观看足球比赛,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方的几个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线;进攻方的主罚队员一脚劲射,只见球绕过“人墙”,在空中划过一条弧线飞入球门,这就是神奇的“香蕉球”。请问:球为什么会在空中沿弧线飞行?
参考答案:这就联系到了空气动力学和力学了!!
我们知道当球在空中飞行时,若不但使它向前,而且使它不断旋转,由于空气具有一定的粘带性,因此当球转动时,空气就与球面发生摩擦,旋转着的球就带动周围的空气层一起转动。若球是沿水平方向相左运动,同时绕垂直纸面的轴做顺时针方向转动,则空气流相对于球来说除了向右流动外,还被球旋转带动的四周空气环流层随之在顺时针方向转动。这样在球上方的空气速度除了向右的平动外还有转动,两者方向一致;而在球的下方,平动速度(向右)与转动速度(向左)方向相反,因此其合速度小于球上方空气的合速度。根据流体力学的伯努利定理,在速度较大一侧的压强比速度较小一侧的压强为小,所以球上方的压强小于球下方的压强。球所受空气压力的合力上下不等,总合力向上,若球旋转得相当快,使得空气对球的向上合力比球的重量还大,则球在前进过程中就受到一个竖直向上的合力,这样球在水平向左的运动过程中,将一面向前、一面向上地做曲线运动,球就向上转弯了。若要使球能左右转弯,只要使球绕垂直轴旋转就行了。看来关键是运动员触球的一刹那的脚法,即不但要使球向前,而且要使球急速旋转起来,不同的旋转方向,球的转向就不同,这需要运动员的刻苦训练,方能练就一套娴熟的脚头功夫,只有经过千锤百炼,才能达到炉火纯青的地步。