一、旋轉球的飛行性能
2024-08-14 19:50:34
作者: 高徐
一般情況下,標準球的質心在網球的中心,平擊球的作用力通過網球的質心,這種球理論上不會產生旋轉。但實際打球是不可能絕對平擊的,球或多或少地總有一定旋轉,並且現代網球高水平運動員都擊打旋轉球。
下面我們分析一下旋轉球在飛行過程中的受力狀況。如圖2-2所示,該球從飛行方向和旋轉方向來看是上旋球。當球旋轉飛行時,球體表面形成一個小小的空氣邊界層,圍繞著球體轉動。而且球體在空中飛行時始終要受到對向來的空氣的阻力。球體旋轉方向不同,所造成球體各部位所受到的阻力也不同。因此,像圖2-2所示那樣,球體上半部的轉動方向與空氣阻力方向相反而形成高壓區,球體下半部的轉動方向包括表面氣體流動方向與空氣阻力方向相同而產生低壓區。根據流體力學的原理,高壓區始終向低壓區有著力的作用,使球快速下降。這個現象叫馬格努斯現象。這種現象不僅僅在網球運動中常常看到,而且在其他球類當中也常能看到。比如說,桌球運動中的弧圈球、足球運動中的所謂弧線球等都是同樣的道理。
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圖2-2 旋轉球在空中飛行時的受力圖
我們拿切削髮球為例(右手持拍),發出的球受到三個力:
(1)重力,在地心引力作用下產生,它讓球能夠落地,而不是一直向前飛;
(2)空氣阻力,它與球的前進方向相反;
(3)馬格努斯力,擊球點偏離了網球的重心,使其產生旋轉。
飛行的網球繞著與空氣阻力垂直的軸旋轉,此時,運動方向與空氣阻力方向相同的網球的左側,空氣流速快,空氣壓強小;而球的右側,與空氣阻力的方向相反,空氣流速慢,空氣壓強大,正好與網球的左側相反。使左右兩側形成壓差。網球受到了兩側不平衡的作用力,其運動軌跡發生向左偏移,不是最初的運動方向。