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平常的物理

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香蕉球原理  

2011-06-14 18:23:06|  分类: 四、流体压强与流 |  标签: |举报 |字号 订阅

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香蕉球又称“弧线球”,足球运动技术名词。指足球踢出后,球在空中向前并作弧线运行的踢球技术。弧线球常用于攻方在对方禁区附近获得直接任意球时,利用其弧线运行状态,避开人墙直接射门得分。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滞性,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。若球是沿水平方向向左运动,同时绕平行地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。

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    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。其实,何止是足球有"香蕉球",乒乓球、排球、网球等都有利用旋转技术创造出各种飘忽不定、神秘莫测的怪球,如乒乓球中的弧圈球、排球中的飘球等都是根据这个原理创造出来的。香蕉球的原理是依照空气动力学的。就是球面与空气的相对速度越大,球面受力就越大,球的弧度就越大。假设从球的正上方向下看(视线与地面垂直),同时球的运动轨迹的瞬时方向与你的视线垂直向上,球是逆时针旋转。球的右侧与空气的相对摩擦速度比左侧大,这时球的运动方向就会向左偏移。相对摩擦速度越大,球的偏移量就越多,也就是弧度越大。再假设从球的正侧面看(视线与地面平行),同时球的运动轨迹的瞬时方向与你的垂直向左。假如球是顺时针旋转,球的下部与空气相对摩擦速度比上部大,球下落的就越快。这样比较难绕过人墙(但绕过去就是威胁)。反之,球下降的就越慢,但是容易绕过人墙(但球速慢,给守门员反应的时间太多)。
  如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六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,起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。
    附香蕉球原理视频:

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