球中的空氣動力學(xué)

球中的空氣動力學(xué)更新時間：2013-12-19足球中的香蕉球是怎么形成的？乒乓球為什么有上旋球和下旋球？橄欖球旋轉(zhuǎn)的奧秘是什么？高爾夫球為什么表面有小凹洞？羽毛球的飄球是怎么形成的？…想知道這些球類世界的小秘密么？跟隨小編一起來了解一下球球中的空氣動力學(xué)吧！/Zt_index_topicArticle_id_4735.html資訊：高爾夫球表面凹洞的奧秘排球中的空氣動力學(xué)—飄球原理乒乓球中的各種發(fā)球類型香蕉球的奧秘羽毛球中的空氣動力學(xué)橄欖球旋轉(zhuǎn)的奧秘必答：問答：什么是空氣動力學(xué)？/Bida_Q_qv_id_13328.html空氣動力學(xué)是流體力學(xué)的一個重要分支，主要研究空氣或其它氣體的運動規(guī)律、空氣或其它氣體與飛行器或其他物體相對運動時的相互作用和伴隨產(chǎn)生的物理變化。根據(jù)空氣與物體的相對速度，可將空氣動力學(xué)分為低速空氣動力學(xué)（相對速度小于100m／s，即360km／h）和高速空氣動力學(xué)，也有學(xué)說將界限劃定為400km/h。前者屬于不可壓縮流動的空氣動力學(xué)，后者屬于可壓縮流動的空氣動力學(xué)。一般來說，空氣流速小于0.3馬赫時，氣體是不可壓縮流動的，大于這個數(shù)值則被理解為可壓縮流動。F1所研究的空氣動力學(xué)屬于低速范疇。此外，還根據(jù)是否忽略氣流的粘性，將空氣動力學(xué)分為理想空氣動力學(xué)和粘性空氣動力學(xué)。20世紀(jì)初，飛機的出現(xiàn)極大地促進了空氣動力學(xué)的發(fā)展。航空事業(yè)的發(fā)展，需要揭示飛行器周圍的壓力分布、飛行器受力狀況和阻力等問題，這就促進了流體力學(xué)在實驗和分析方面的發(fā)展。20世紀(jì)初，以無粘不可壓縮流體位勢流理論為基礎(chǔ)的機翼理論，闡明了機翼怎樣受到舉力，從而將很重的飛機托上天空，機翼理論的正確性，使人們重新認識到無粘理論，肯定了其指導(dǎo)工程設(shè)計的重大意義。機翼理論和邊界層理論的建立和發(fā)展是流體力學(xué)的一次重大進展，它使無粘流體理論同粘性流體的邊界層理論很好地結(jié)合起來。隨著汽輪機的發(fā)展和飛機的飛行速度提高到每秒50米以上，又迅速擴展了對空氣密度變化的效應(yīng)和理論研究，這高速飛行提供了理論指導(dǎo)。從50年代起，數(shù)學(xué)的發(fā)展，電子計算機的不斷完善，以及流體力學(xué)各種計算方法的發(fā)明，使得許多原本無法用理論分析求解的復(fù)雜流體力學(xué)問題有了求得數(shù)值的可能性，并以此形成了計算流體力學(xué)，此后，模型法、CFD技術(shù)、風(fēng)洞測試等新興手段的介入使得該學(xué)科取得了飛躍性的進步為什么乒乓球的上旋球弧度平緩,而下旋球弧度大?/Bida_Q_qv_id_13931.html因為球體運動時，線速度大的部分，要比線速度小的部分所遭遇的阻力大。上旋球的上部線速度比下部的要大，所以，就會產(chǎn)生向下的阻力，導(dǎo)致球的運行弧度越來越低。而下旋球則正好相反，因為產(chǎn)生浮力而越來越高。如何理解流體？流體與固體的區(qū)別在哪里？/Bida_Q_qv_id_13329.html流體，顧名思義，就是可以流動的物體，是液體和氣體的總稱，是由大量的、不斷地作熱運動而且無固定平衡位置的分子構(gòu)成的，其基本特征是沒有一定的形狀和具有流動性。流體都有一定的壓縮性，液體的可壓縮性很小，而氣體的可壓縮性較大，在流體形狀發(fā)生改變時，流體各層間也存在一定的運動阻力（即粘滯性）。當(dāng)流體的粘滯性和可壓縮性很小時，可近似看作是理想流體，它是人們?yōu)檠芯苛黧w的運動狀態(tài)而引入的一個理想模型。流體與固體在某些方面有著非常明顯的差別：Ⅰ在靜止的狀態(tài)下固體的作用面上能夠同時承受剪切應(yīng)力和法向應(yīng)力，而流體則只有在運動的狀態(tài)下才能夠同時受到這兩種力的作用（在靜止?fàn)顟B(tài)下其作用面上僅能夠承受法向應(yīng)力，即為靜壓強）。Ⅱ固體在力的作用下發(fā)生變形，在彈性限度內(nèi)形變和作用力之間服從胡克定律，即固體的形變量和作用力的大小成正比。而流體則是角變形速度與剪切應(yīng)力有關(guān)，層流和紊流狀態(tài)使它們之間的關(guān)系有所不同。在層流狀態(tài)下，二者之間服從牛頓內(nèi)摩擦定律。Ⅲ當(dāng)外力停止作用時，固體可以恢復(fù)為原來的形狀，而流體由于其形變所需的剪切應(yīng)力非常小，所以很容易使自身的形狀適應(yīng)容器的形狀，并可在一定的條件下維持下來。臺球上的旋球與足球上旋球有什么區(qū)別？原理是什么/Bida_Q_qv_id_13926.html1.足球的弧線球，是因為旋轉(zhuǎn)球在空中運行時，會帶動球體周圍的空氣隨球體表面轉(zhuǎn)動形成環(huán)流，并對球體產(chǎn)生不同的壓力，壓力的大小遵循伯努利定律：“流速越快壓力越小，流速越慢壓力越大”。由于球的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)不同，而導(dǎo)致球體周圍出現(xiàn)相應(yīng)的氣壓差。所謂左旋右旋就是由于球體周圍的氣流是環(huán)繞其縱軸運動的，球體兩側(cè)空氣流速的不平衡，使球的運行軌跡向壓力小的一側(cè)彎曲，而形成左旋球或右旋球。想象一下，你踢足球的左側(cè)，觸球一瞬間足球受力在左后方（相比中心點），也就是說，出球的一瞬間球是向著觸球點與足球中心線的連接線方向動作，而向左旋轉(zhuǎn)的力量導(dǎo)致右側(cè)比左側(cè)空氣壓力更小，所以球自始至終都是向右的曲線運動。（不考慮上下旋轉(zhuǎn)，只考慮左右旋轉(zhuǎn)啊）2.現(xiàn)在來看臺球，由于臺球密度大，旋轉(zhuǎn)慢，所以空氣動力學(xué)的原因可以忽略不計。主要是受到球桿沖力和球臺摩擦力的作用結(jié)果，先看觸球一瞬間，這里和足球的原理一樣，出球的一瞬間球是向著觸球點與足球中心線的連接線方向動作，以左旋為例，就會向擊球方向的右前方運動。由于你的球桿沖力不僅給母球向前的平動速度，還會給母球一個向左的轉(zhuǎn)動速度（上下的轉(zhuǎn)動速度暫不考慮），臺球的轉(zhuǎn)動與球臺的摩擦力帶動臺球向旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，也就是向左運動。所以臺球呈現(xiàn)出的就是先向擊球旋轉(zhuǎn)方向的反向運動，然后再做同向的曲線運動乒乓球上旋球與下旋球的原理是什么？/Bida_Q_qv_id_13927.html當(dāng)流體流速越快時壓強就越?。划?dāng)流體流速越慢時壓強就越大對于下旋球,球體的下方一點速度方向與球整體前進方向相同,與氣流方向相反,球體的上方一點情況與上述相反.這樣,球的下方氣流相對于球的速度大些,所以球下方氣體壓強小些.因此就產(chǎn)生了下旋球。對于上旋球,球體的上方一點速度方向與球整體前進方向相同,與氣流方向相反,球體的下方一點情況與上述相反.這樣,球的上方氣流相對于球的速度大些,所以球上方氣體壓強小些.因此就產(chǎn)生了上旋球為什么羽毛球發(fā)球時會旋轉(zhuǎn)飄動？/Bida_Q_qv_id_13932.html如果羽毛球的羽毛是完整無缺的話,是不會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象,正規(guī)比賽是不會出現(xiàn)的.你說的那種現(xiàn)象是在羽毛有破損的情況下出現(xiàn)的,由于氣流不能完全從羽毛上通過,也就是有漏風(fēng)的現(xiàn)象,在飛行中會出現(xiàn)打轉(zhuǎn).高爾夫球表面上為什么有很多小的凹洞？/Bida_Q_qv_id_13929.html凹洞的目的只有一個，穩(wěn)定球的飛行路徑。當(dāng)球在空中飛行時，氣流會在凹洞中產(chǎn)生渦旋，以穩(wěn)定球的飛行軌跡。凹洞的大小深度和多寡都是經(jīng)過風(fēng)動實驗驗證后，產(chǎn)生各種類型的球。所以市場上賣的再制球和舊球，飛行軌跡的穩(wěn)定性會比新球差。至于擊球的摩擦力（比較正確說法是使球旋轉(zhuǎn)的能力）來源是，桿頭上的橫向凹槽及桿面傾斜角。為什么羽毛球的羽毛是16根？/Bida_Q_qv_id_13933.html16根羽毛是目前羽毛球制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量。16是2的四次方，2的平方數(shù)可以達到絕對對稱的完美情況，同時這個數(shù)值下實現(xiàn)的羽毛間隔也非常合適，8根間隔太松，整體重量太輕，飛行阻力太小又形不成自轉(zhuǎn)，而32根又太多。16根則剛好達到中庸平衡，整體重量合適，形成的羽毛球體積合適，阻力與自轉(zhuǎn)性能合適，又容易在球頭上面打出等分圓。另外，16根羽毛易于均衡對稱插毛，所以才會被定為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從歷史上看，以前也出現(xiàn)過12根羽毛的羽毛球，其所用的羽毛毛片比現(xiàn)在的大一號。后來，因為12根羽毛的羽毛球在斷一根毛后基本就廢了，球的耐打問題沒有得到解決，所以逐漸消失在人們的視野中。更重要的是，這種球的球感怪異，也是其最終沒有成功的原因?！跋憬肚颉睘槭裁磿陲w行中拐彎？/Bida_Q_qv_id_13934.html球的表面也附著一層薄薄的空氣，當(dāng)“香蕉球”一邊飛行一邊自轉(zhuǎn)時，會帶動表面的空氣一起旋轉(zhuǎn),其中一側(cè)轉(zhuǎn)動的線速度和球的前進速度相加，使得迎面氣流受到較大阻力，另一側(cè)情況則恰恰相反，自轉(zhuǎn)的線速度和前進速度相減。于是帶來了球的兩側(cè)氣流速度不同。根據(jù)伯努利原理“流速越快壓力越小”?！跋憬肚颉北闶艿揭粋€側(cè)向的力，也稱“馬格納斯力”，導(dǎo)致了飛行軌跡的彎曲。什么是康達效應(yīng)？/Bida_Q_qv_id_13335.html康達效應(yīng)（CoandaEffect）亦稱附壁作用或柯恩達效應(yīng)。流體（水流或氣流）有離開本來的運動方向，改為隨著凸出的物體表面摩擦?xí)r，流體的流速會減慢。只要物體表面的曲率不是很大，依據(jù)流體力學(xué)中的伯努利原理，流速的減緩會導(dǎo)致流體被吸附在物體的表面上流動。這中作用是以羅馬尼亞發(fā)明家亨利-康達命名。\"1.jpg\"Coanda效應(yīng)指出，如果平順地流動的流體經(jīng)過具有彎度的凸表面的時候，有向凸表面吸附的趨向。打開自來水的時候，如果用筷子去觸碰水柱（只要部分水柱即可，這樣現(xiàn)象更明顯），水會隨著筷子向下淌，而不是按重力的方向從水龍頭直接往下流。什么是文丘里效應(yīng)？/Bida_Q_qv_id_13334.html文丘里效應(yīng)，又稱文氏效應(yīng)。這種現(xiàn)象以其發(fā)現(xiàn)者，意大利物理學(xué)家文丘里命名。這種效應(yīng)可以制作出文丘里管。當(dāng)氣體或液體在文丘理管里面流動，在管道的最窄處，動態(tài)壓力（速度）達到最大值，靜態(tài)壓力（靜息壓力）達到最小值。氣體（液體）的速度因為涌流橫截面積變化的關(guān)系而上升。整個涌流都要在同一時間能經(jīng)歷縮小的過程，因而壓力也在同一時間減小。進而產(chǎn)生壓力差，這個壓力差用于測量或者給流體提供外在吸引力。\"1.png\"對于理想流體（液體或氣體，其不可壓縮和不具有摩擦），其壓力差通過伯努利方程獲得。文丘里效應(yīng)的原理則是當(dāng)風(fēng)吹過阻擋物時，在阻擋物的背風(fēng)面上方端口附近氣壓相對較低，從而產(chǎn)生吸附作用并導(dǎo)致空氣的流動。文丘里管的原理其實很簡單，它就是把氣流由粗變細，以加快氣體流速，使氣體在文氏管出口的后側(cè)形成一個“真空”區(qū)。當(dāng)這個真空區(qū)靠近工件時會對工件產(chǎn)生一定的吸附作用。壓縮空氣從文丘里管的入口進入，少部分通過截面很小的噴管排出。隨之截面逐漸減小，壓縮空氣的壓強減小，流速變大，這時就在吸附腔的進口內(nèi)產(chǎn)生一個真空度，致使因周圍空氣被吸入文氏管內(nèi)，隨著壓縮空氣一起流進擴散腔內(nèi)減小氣體的流速，之后通過消音裝置減小氣流震蕩。足球中的香蕉球是怎么形成的？原理是什么？/Bida_Q_qv_id_13928.html香蕉球的奧秘假使你是個足球迷的話，一定見過這種精彩的場面：近對方球門發(fā)直接任意球時，守方球員五、六個人排成一字\"人墻\"，企圖擋住攻入球門的路線，而攻方的主罰球員卻不慌不忙，慢慢走上前去，把球放正位置，然后起腳一記猛射，只見球繞過\"人墻\"，眼看要偏離球門飛出界外，卻又轉(zhuǎn)過彎來直撲球門，守門員剛要起步撲球，卻為時已晚，球早已應(yīng)聲入網(wǎng)了。這就是頗為神奇的香蕉球。因為球運動的路線是弧形的，像香蕉形狀，因此以\"香蕉球\"得名。世界足壇球星普拉蒂尼就是一位善踢\"香蕉球\"的能手，他主罰任意球時，往往使出\"香蕉球\"的絕招，常使對方守門員望球興嘆、防不勝防。那么他是不是有什么神奇的魔法？不，他不是靠魔法，而是靠科學(xué)。用物理學(xué)上的空氣動力學(xué)知識完全可以解開這個謎。我們知道當(dāng)球在空中飛行時，若不但使它向前，而且使它不斷旋轉(zhuǎn)，由于空氣具有一定的粘帶性，因此當(dāng)球轉(zhuǎn)動時，空氣就與球面發(fā)生摩擦，旋轉(zhuǎn)著的球就帶動周圍的空氣層一起轉(zhuǎn)動。若球是沿水平方向相左運動，同時繞垂直紙面的軸做順時針方向轉(zhuǎn)動，則空氣流相對于球來說除了向右流動外，還被球旋轉(zhuǎn)帶動的四周空氣環(huán)流層隨之在順時針方向轉(zhuǎn)動。這樣在球上方的空氣速度除了向右的平動外還有轉(zhuǎn)動，兩者方向一致；而在球的下方，平動速度（向右）與轉(zhuǎn)動速度（向左）方向相反，因此其合速度小于球上方空氣的合速度。根據(jù)流體力學(xué)的伯努利定理，在速度較大一側(cè)的壓強比速度較小一側(cè)的壓強為小，所以球上方的壓強小于球下方的壓強。球所受空氣壓力的合力上下不等，總合力向上，若球旋轉(zhuǎn)得相當(dāng)快，使得空氣對球的向上合力比球的重量還大，則球在前進過程中就受到一個豎直向上的合力，這樣球在水平向左的運動過程中，將一面向前、一面向上地做曲線運動，球就向上轉(zhuǎn)彎了。若要使球能左右轉(zhuǎn)彎，只要使球繞垂直軸旋轉(zhuǎn)就行了?？磥黻P(guān)鍵是運動員觸球的一剎那的腳法，即不但要使球向前，而且要使球急速旋轉(zhuǎn)起來，不同的旋轉(zhuǎn)方向，球的轉(zhuǎn)向就不同，這需要運動員的刻苦訓(xùn)練，方能練就一套嫻熟的腳頭功夫，只有經(jīng)過千錘百煉，才能達到爐火純青的地步。其實，何止是足球有\(zhòng)"香蕉球\"，乒乓球、排球、網(wǎng)球等都有利用旋轉(zhuǎn)技術(shù)創(chuàng)造出各種飄忽不定、神秘莫測的怪球，如乒乓球中的弧圈球、排球中的飄球等都是根據(jù)這個原理創(chuàng)造出來的。文庫：高爾夫球的凹點排球飄球空氣動力學(xué)原理及其攻擊區(qū)間求解仿真淺談香蕉球的力學(xué)原理香蕉球的奧秘香蕉球的動力學(xué)分析用于羽毛球制造的仿真羽毛材料制備與性能研究羽毛球比賽場館氣流組織和溫度場模擬計算分析與研究ThecurvekickofafootballIIflightthroughtheair.pdfUnderstandingtheeffectofseamsontheaerodynam