香蕉球的力学原理论文作业
香蕉球的力学原理
香蕉球的力学原理
香蕉球指的是一种空心的球形玩具,通常由橡胶或塑料等材料制成,被广泛用于各种休闲运动拍球游戏中。
香蕉球的使用寿命长,弹性好,不易磨损,成为了人们喜爱的乐趣与训练工具。
香蕉球的力学原理,其实就是原子物理学中的弹性碰撞原理。
在空气中,香蕉球受到重力的作用下向下运动,运动过程中球的撞击力量会对球的弹性产生影响,让球的形变产生弹性变形,而这种弹性变形又能产生反作用力,让球被弹回来。
因此,香蕉球在运动过程中能够产生弹起和运动的动力。
香蕉球的力学特性主要受到以下因素的影响:
1、香蕉球的材料。
香蕉球的材料直接关系到球的重量、硬度以及弹性。
一般来说,香蕉球的材料越轻,弹性越好。
而材料的硬度也能够决定球的弹性程度。
2、球的充气压力。
香蕉球充气的程度直接影响到球的弹性程度。
当球充气的越充越满时,球的弹性也会增加。
3、球的大小。
香蕉球的大小也影响到球的弹性。
通常来说,球的大小越大,弹性就越差。
相反,球的大小越小,弹性也就越好。
总之,香蕉球的弹性在运动过程中会发生变化,而这种弹性的变化又会影响到球的弹力。
因此,在使用香蕉球时,可以通过调整球的充气程度来控制球的弹性,从而满足不同的运动需要。
以上就是关于香蕉球的力学原理的全面介绍。
如果在玩球过程中,能够认识到这些基本原理,相信会让我们更好的探索、发现和运用该玩具的乐趣与功能。
简述香蕉球的力学原理
简述香蕉球的力学原理香蕉球是一种常见的运动工具,它在运动中展现出了一些有趣的力学原理。
我们可以通过对香蕉球的运动过程进行观察和分析,来了解这些原理。
我们可以观察到香蕉球在空中运动时,会遵循自由落体的规律。
根据万有引力定律,香蕉球受到地球的引力作用,所以在空中下落时会加速。
而且,根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在它上面的力成正比,与物体质量成反比。
因此,香蕉球在下落过程中的加速度与它的质量无关,只与地球对它的引力有关。
当香蕉球与地面发生碰撞时,会出现反弹现象。
这是因为当香蕉球触碰到地面时,地面对它施加了一个反方向的力,这个力被称为碰撞力。
根据牛顿第三定律,物体之间的相互作用力具有相等而反向的特点。
所以,香蕉球受到地面的碰撞力后,会产生一个反向的加速度,使其向上反弹。
这个反弹的高度取决于碰撞力的大小和香蕉球的质量。
我们还可以观察到香蕉球在运动过程中会出现旋转。
这是因为当香蕉球在空中下落或反弹时,它的重心位置会发生变化。
根据转动定律,物体的转动惯量与物体质量的分布有关。
当香蕉球的重心位置发生变化时,它的转动惯量也会发生变化,从而导致香蕉球发生旋转。
这个旋转的速度和方向取决于香蕉球的转动惯量和受到的力矩大小。
我们还可以观察到香蕉球在运动过程中可能会受到空气阻力的影响。
根据空气动力学原理,物体在流体中运动时,会受到流体的阻力作用。
当香蕉球在空中运动时,它会与空气发生摩擦,从而受到空气阻力的作用。
这个空气阻力会减缓香蕉球的运动速度,使它的运动轨迹受到影响。
香蕉球的运动过程涉及到了自由落体、碰撞、旋转和空气阻力等力学原理。
通过观察和分析香蕉球的运动,我们可以更深入地理解这些力学原理的应用。
这不仅让我们对物体运动的规律有更清晰的认识,也为我们在日常生活中的运动和运动工具的设计提供了一些启示。
简述香蕉球的力学原理
简述香蕉球的力学原理我们来了解香蕉球的外形和组成。
香蕉球是由橡胶制成的,呈圆球形状,表面有一层细小的凹陷。
这种凹陷的设计使得香蕉球在运动中能够更好地抓地,减少滑动的情况。
此外,香蕉球的橡胶材质也使得它具有较好的弹性,能够在撞击或被击打时迅速恢复原状。
在运动中,香蕉球受到多种力的作用。
首先是重力,重力是指地球对香蕉球的吸引力,使得香蕉球向下运动。
其次是空气阻力,当香蕉球在空气中运动时,空气分子与球体表面发生碰撞,产生阻力,使得香蕉球的速度减慢。
此外,还有摩擦力和击打力的作用,摩擦力是指球与地面之间的相互作用力,击打力是指球被击打时受到的力。
其中,摩擦力是香蕉球运动中一个重要的力。
摩擦力的大小取决于香蕉球与地面之间的接触面积以及接触面的粗糙程度。
当香蕉球与地面接触时,地面对球体施加一个向上的摩擦力,使得球体不会滑动或滚动。
摩擦力的大小可以通过摩擦系数和球体与地面之间的压力来计算。
另外一个重要的力是击打力,击打力是指球被击打时受到的力。
当球员用球拍或其他器材击打香蕉球时,球拍对球施加一个冲击力,使得球的速度和方向发生改变。
击打力的大小取决于球拍和球之间的接触面积、球拍的质量和速度以及击打的角度等因素。
香蕉球在运动中还会受到自旋的影响。
自旋是指球绕自身轴心旋转的运动。
当球员用球拍击打球时,球与球拍之间的摩擦力使得球产生自旋,自旋的方向和速度取决于球拍的击打方式和球的旋转情况。
自旋对球的飞行轨迹和稳定性有着重要的影响。
香蕉球在运动中受到重力、空气阻力、摩擦力和击打力等多种力的作用。
这些力的大小和方向会影响香蕉球的运动轨迹、速度和稳定性。
通过合理地运用这些力,球员可以控制香蕉球的运动,实现准确的击球和高效的比赛。
香蕉球的力学原理不仅适用于香蕉球运动,也可以应用于其他球类运动。
了解和掌握这些力学原理,对于提高球技水平和运动表现有着重要的意义。
因此,学习和研究香蕉球的力学原理是每位球员都应该重视和努力掌握的内容。
简述香蕉球的力学原理
简述香蕉球的力学原理
香蕉球是一种常见的玩具,由一个球形的香蕉皮内部填充空气制成。
它的外表看起来像一个香蕉,因此得名。
香蕉球的力学原理涉及到许多物理量,包括形状变量、质量、密度、弹性模量、力、加速度等。
首先,让我们了解香蕉球的形状变量。
香蕉球的形状是球形,但是它的内部是开放的,空气可以在内部流通。
这使得香蕉球比相同质量的球形物体要轻,因为它的密度小。
此外,香蕉球内部的空气流动也会产生应力,这有助于增加其弹性。
其次,让我们了解香蕉球的质量。
香蕉球的质量是通过将香蕉皮的内部填充空气来计算的。
由于空气的密度比香蕉皮的密度小,因此填充空气的香蕉皮的重量比未填充空气的香蕉皮要轻。
第三,让我们了解香蕉球的密度。
香蕉球的密度是空气填充在其内部时其质量与体积的比值。
香蕉球的密度比空气轻,因此在相同体积的情况下,香蕉球的重量要轻。
第四,让我们了解香蕉球的弹性。
由于香蕉球内部的空气流动,它具有一定的弹性。
当香蕉球受到外力时,其形状变量会增加,从而抵消外力,使其停止移动。
此外,当香蕉球受到内部应力时,它会变得更加弹性,因为它需要更多的外力来恢复其形状。
第五,让我们了解香蕉球的力。
香蕉球受到的力取决于其质量、形状变量和外部施加的力。
当外部施加力时,香蕉球会加速,并使其移动。
香蕉球的原理简洁说明
香蕉球的原理简洁说明
香蕉球原理是指在高速旋转状态下,香蕉外皮中的氧气与钾金属发生反应,产生燃烧,从而形成燃烧火球的现象。
具体来说,当香蕉球以足够高速旋转时,外皮上的氧气分子与钾金属瞬间接触并发生剧烈的氧化反应。
钾金属一般在空气中很容易被氧气氧化,因此在高速旋转状态下,氧气与钾金属的反应速度更加迅猛。
由于钾金属的氧化反应是放热反应,因此当氧气与钾金属反应时会产生大量热能。
这种热能通过传导和对流作用快速扩散到香蕉外皮的其他区域,引发了香蕉球的外皮燃烧,并形成一个明亮的火球。
火球的形成是因为香蕉外皮中含有丰富的碳水化合物和水分,这些物质也会在燃烧过程中释放出热能和火焰。
需要注意的是,香蕉球的燃烧是一种极其危险的现象,因为燃烧过程会产生大量的热能和火焰。
因此,在进行香蕉球实验时,必须采取适当的安全措施,确保实验者和周围环境的安全。
“香蕉球”的力学原理以及偏离距离
第五届科技活动周论文征集大赛(理科组)论文题目:“香蕉球”的力学原理以及偏离距离系别:物电系专业:物理学班级:2004 级 1 班姓名:席先博谢佐杰时间:2007 年 5 月“香蕉球”的力学原理以及偏离距离席先博谢佐杰摘要:从足球、乒乓球的击球方式和流体动力性能出发,建立力学模型,讨论了“香蕉球”的力学原理以及偏离的距离,得到了弧线球的运动规律及其横向偏离距离的定量结果.关键词:香蕉球;旋球;流体;力学原理;运动规律;偏离距离。
The Mechanics Principle Of Banana Ball and Its Deflection DistanceXi Xianbo Xie Zuojie(Dept. of Physics &Eelectronic Inpormation Engineering , Neijiang Teachers College , Neijiang,SiChuan , 641112 )Abstract The mechanics model is constructed based on the way of hitting football and pingpong and the dynamic properties of fluid .bing forward “addition force” notion. The discussion also arrives at the quantitative results of the ball’s deflection distance .Key Words banana ball , swirling ball , fluid , mechanics theory , the rule of the ball’s movement , deflection distance .1 引言所谓“香蕉球”就是在足球场上用脚踢球,而球飞行的轨迹围绕某一个点公转,呈弧线状态,像是香蕉一样,这种运行状态的球,被称为“香蕉球”。
【体育与物理】浅谈“香蕉球”的力学原理
【体育与物理】浅谈“香蕉球”的力学原理因为球在边旋转边高速飞行时.两侧空气压强不等而造成的.例如球自西向东转,球西边的空气流速比较快,所以大气压强变小,而东边空气流速不变,大气压强相对于西边比较大,气压将球向西推进,所以产生了"香蕉球".香蕉球的奥秘假使你是个足球迷的话,一定见过这种精彩的场面:近对方球门发直接任意球时,守方球员五、六个人排成一字"人墙",企图挡住攻入球门的路线,而攻方的主罚球员却不慌不忙,慢慢走上前去,把球放正位置,然后起脚一记猛射,只见球绕过"人墙",眼看要偏离球门飞出界外,却又转过弯来直扑球门,守门员刚要起步扑球,却为时已晚,球早已应声入网了。
这就是颇为神奇的香蕉球。
因为球运动的路线是弧形的,像香蕉形状,因此以"香蕉球"得名。
世界足坛球星普拉蒂尼就是一位善踢"香蕉球"的能手,他主罚任意球时,往往使出"香蕉球"的绝招,常使对方守门员望球兴叹、防不胜防。
那么他是不是有什么神奇的魔法?不,他不是靠魔法,而是靠科学。
用物理学上的空气动力学知识完全可以解开这个谜。
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。
探究香蕉球成因及受力原理
探究香蕉球成因及受力原理福建省三明第一中学高一(15)班林欧阳指导老师:马国华【摘要】运用马格努斯效应解释足球比赛中的“香蕉球”现象。
通过流体力学和理论力学,探究球飞行轨迹与出脚速度、触球部位、角度、转速之间存在的关系,运用公式求出之间的数学表达式。
最后通过这个关系式,讨论其在训练与实战中的应用。
【关键词】香蕉球马格努斯效应雷诺数伯努利定理出球角引言在绿茵场上,常常有这样的一幕发生,足球运动员主罚任意球,射手的面前排开了一道人墙,似乎把球门遮了个严严实实。
然而这时,射手助跑后冷静施射,球从人墙的上方或两侧飞过,当球似乎要飞出底线或划门而出时,球突然改变行进路线,或是急速下落,或是划出一道漂亮的弧线,门将反应不及,球应声入网。
足球在出脚后只受到重力作用,做的应该是抛体运动,可是眼睛并没有欺骗我们,球确实是划出了一道弧线,有一个力改变了球的速度方向,可是这个力从何而来呢?原因地球表面充满了空气,有空气必然有阻力,有气压,这些在一定条件下提供了这个力。
现象的动力学解释1、上图,是足球在无旋转的情况下(足球向下运动)空气的流动示意图。
2、上图,球与空气之间存在摩擦,球的转动带动了空气作旋风状流动,足球在只旋转状态下的空气流动情况示意图。
3、上图,将旋转与竖直运动相结合,得到的这个效果图,即香蕉球飞行过程中的空气流动示意图,以及受力示意。
流体具有粘滞性,因此,有阻力施加于物体上。
研究表明:低雷诺数时阻力与速度的一次方成正比,高雷诺数时阻力与速度的二次方成正比。
若足球向前飞行时不产生绕对称轴的旋转(如图一所示),则周围空气对足球运动的影响只是减慢球的飞行速度,其在空中的运动轨迹为一平面曲线,不会出现"香蕉球"。
如果足球在空中运动时,一边向前飞行,一边绕对称轴旋转,则由于足球的旋转和空气粘性的共同作用,在足球周围的附面层内产生环流,前方来流和环流共同作用的结果,在来流和环流同方向的一侧,流速加快,在反方向的另一侧,流速减慢。
“香蕉球”的物理学原理
“香蕉球”的物理学解释——以卡洛斯的神奇任意球为例巴西世界杯的大幕即将缓缓拉开,想必清华园内的足球迷已经是热血沸腾。
一个个精彩的进球,是让人兴奋不已。
而其中看似反物理规律的“香蕉球”,更是让人难以忘怀。
1997年6月3日法国四强赛,法国与巴西一战,巴西球员罗伯特卡洛斯在比赛的最后阶段抽进了那粒不可思议的进球:在距门三十五米开外,卡洛斯将球抽向右侧,门将根本没有移动,但皮球飞到一半却剧烈地向左边转弯,最终坠入门内,只留下惊愕的门将。
这一看似违背物理定律的任意球也吸引了物理学家参与到对足球运动轨迹的分析中来。
查阅资料后发现,这一现象的重要原因,源于著名的物理现象——马格努斯效应。
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和移动速度矢量平面垂直的方向将产生一个横向力。
而在这个横向力的作用下物体的飞行轨迹发生偏转的现象就称作马格努斯效应。
从物理的角度分析,旋转物体之所以能在横向产生力的作用,是由于物体的旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧的流体速度减小。
而根据伯努利定律,我们可以得到:即:流速增加会导致压强的减小,而流速减小则会导致压强的增大,这也就导致了旋转物体在横向的压力差,形成横向力。
同时也因为横向力与物体的运动方向垂直,这个力主要改变飞行的速度方向,进而导致了物体飞行方向的改变。
图1图中演示的是马格努斯效应在一个向右飞行的球上的作用。
以球心为参考系,“v”代表风速,方向“F”为对压力较低的一边的力。
通过上述的分析,我们可以知道,那看似反常的任意球,其实可以通过物理规律进行解释。
在香蕉球的运动过程中,会产生如下图所示的受力情况(以右脚运动员为例)。
因此,正如上述三幅图演示的那样,足球在踢出之后才会产生看似反物理规律的诡异弧线。
这也说明,物理的奇妙是无处不在的。
正是由于神奇的物理现象,我们才有幸见到了一个又一个精彩的进球。
当然如果想踢出精彩的弧旋球,除了掌握物理规律,还需要多加练习,但这并不会妨碍我们感受到物理的美妙。
浅谈“香蕉球”的力学原理
浅谈“香蕉球”的力学原理。
“香蕉球”是一种小型实验设备,最初表演时基于实验力学而发明,通常用于演示物
体在垂直面内平衡的方式。
它由金属拱形支架和一个圆柱形球构成,并悬挂在支架上。
当
支架上悬挂物体处于平衡状态时,它就可以自行旋转,但是它不会自行坠落。
“香蕉球”的力学原理主要取决于物理力学的欧拉法则。
物体如果自身处于平衡状态,它由支架悬挂时就会遵循欧拉法则,即作用力的总和为零。
也就是说,在支架上悬挂的物体,有三类作用力的结合:重量的重力作用力,支架空气的摩擦力和物体本身的摩擦力。
重力和摩擦力相互抵消,而物体本身的摩擦力能够在其他作用力不变的情况下使物体稳定
平衡。
当支架上悬挂的物体处于平衡状态时,由外力造成的旋转力会对物体产生转动作用,
从而使物体开始旋转并获得动能。
由于物体本身的摩擦力,它可以传递自身旋转力,从而
实现自身转动的效果。
这就是“香蕉球”物体自行旋转的原理。
在正常的实验中,人们会尝试用普通的可动物体,如玩具小车、塑料球等物体,代替
支架上悬挂的球,以演示“香蕉球”物体如何自行旋转。
由于物理力学欧拉定律中重力和
摩擦力相互抵消,所以只要使物体处于平衡状态,它就可以利用摩擦力实现自行旋转的效果。
实际上,这也是“香蕉球”的原理所在,即“重力可抵消摩擦力,摩擦力可传递旋转力”。
香蕉球的流体力学原理
香蕉球的流体力学原理流体力学是研究流体运动的学科,它涉及到许多领域,包括工程、物理学、生物学、气象学等。
在运动中的物体中,香蕉球也是一个非常有趣的研究对象。
本文将介绍香蕉球的流体力学原理。
香蕉球的形状香蕉球是一个纺锤形的物体,它的两端比中间宽,这种形状有助于球在空中旋转。
球的旋转是由于空气对球的作用力引起的,这种力被称为旋转力或马格努斯力。
马格努斯力是由于空气在球的两端产生的不同的压力引起的。
香蕉球的运动当香蕉球被踢出去时,它开始旋转。
球的旋转会导致空气在球的两端产生不同的压力。
在球的旋转方向上,空气在球的前端产生了较高的压力,而在球的后端产生了较低的压力。
这种压力差会产生一个向上的力,这个力被称为马格努斯力。
马格努斯力的大小和方向取决于球的旋转速度、球的尺寸和球的速度。
香蕉球的抛物线轨迹当香蕉球被踢出去时,它会沿着一个抛物线轨迹飞行。
这是因为球的速度和重力相互作用,使得球向下弯曲。
在球下降的过程中,马格努斯力会使球偏离其原来的轨迹。
这使得球的轨迹更加复杂,因为球不是直线运动,而是沿着一个弯曲的路径飞行。
香蕉球的旋转速度香蕉球的旋转速度对球的飞行轨迹有很大的影响。
如果球的旋转速度很慢,那么马格努斯力的大小也会很小。
这意味着球的飞行轨迹会比较直线。
如果球的旋转速度很快,那么马格努斯力的大小也会很大。
这会使球的飞行轨迹更加曲折。
香蕉球的尺寸香蕉球的尺寸也会影响球的飞行轨迹。
如果球的尺寸很小,那么马格努斯力的大小也会很小。
这意味着球的飞行轨迹也会比较直线。
如果球的尺寸很大,那么马格努斯力的大小也会很大。
这会使球的飞行轨迹更加曲折。
结论香蕉球的流体力学原理涉及到许多因素,包括球的形状、旋转速度、尺寸和速度。
这些因素对球的飞行轨迹有很大的影响。
研究香蕉球的流体力学原理可以帮助我们更好地理解球的运动和飞行轨迹,这对于足球运动员和教练来说非常重要。
简述香蕉球的力学原理
简述香蕉球的力学原理香蕉球是一种常见的玩具,它具有独特的力学原理。
在这篇文章中,我们将简要介绍香蕉球的力学原理,并探讨其背后的科学原理。
香蕉球是由一种柔软的橡胶材料制成的,它的外形像一个香蕉。
当我们用手指捏住香蕉球的一端并用力甩动时,球体会迅速地弹射出去,然后再回到原来的位置。
这种弹射的原理是由香蕉球内部的弹力所驱动的。
香蕉球的弹力来自于它的材料特性。
橡胶是一种具有高弹性的材料,当受到外力作用时,它可以迅速恢复到原来的形状。
香蕉球的橡胶材料被拉伸时,橡胶分子会被拉长,但它们之间的化学键并没有断裂。
当外力消失时,橡胶分子会迅速恢复到原来的形状,这就产生了弹力。
在使用香蕉球时,我们将一端用力甩动,这会使球体受到拉伸力的作用。
然后,当我们松开手指时,球体的橡胶材料开始迅速恢复到原来的形状,产生一个向外的弹力。
这个弹力会推动球体向前快速移动。
当球体达到最大伸展点时,弹力达到最大值。
然后,橡胶材料开始收缩,使球体回到原来的形状。
这个收缩过程也会产生一个向内的弹力,使球体回弹。
这个过程会持续多次,直到球体停止。
香蕉球的弹射力取决于多个因素,其中一个重要因素是材料的弹性系数。
弹性系数越大,橡胶材料的弹力就越大,球体的弹射力就越强。
此外,球体的质量也会影响弹射力,质量越大,弹射力就越大。
另外,球体的形状和表面特性也会影响它的弹射性能。
香蕉球的力学原理可以应用于其他领域。
例如,弹簧和橡胶是常用的弹性材料,在机械工程和建筑工程中得到广泛应用。
通过合理设计和利用弹性材料的特性,可以实现各种有用的功能和效果。
香蕉球的力学原理是由其橡胶材料的弹性特性所驱动的。
当球体受到拉伸力时,橡胶材料会产生弹力,推动球体向前移动。
然后,橡胶材料恢复到原来的形状,产生一个向内的弹力,使球体回弹。
香蕉球的弹射力取决于材料的弹性系数、质量和形状等因素。
这种力学原理不仅适用于香蕉球,还可以应用于其他领域,具有广泛的应用前景。
通过深入理解和研究香蕉球的力学原理,我们可以更好地利用弹性材料的特性,实现各种实际应用。
香蕉球的原理流速
香蕉球的原理流速香蕉球是一种用于测量液体流速的实验装置,主要由一个玻璃球和一根漏斗形的导管组成。
当液体通过导管流经香蕉球时,球体将受到液体流动产生的阻力,从而被推动向下游的方向。
通过测量球体下降的时间和距离,可以计算出液体的流速。
香蕉球的原理是基于斯托克斯定律,即在低雷诺数情况下,球体所受到的阻力与其直径、密度、流速以及介质粘度的关系。
斯托克斯定律的数学表达式可以写作:F = 6πηrv其中,F表示球体所受到的阻力,η表示液体的粘度,r表示球体的半径,v表示液体的流速。
在香蕉球的实验中,当液体通过导管流过时,会对球体产生一个向上的浮力,与球体受到的阻力相抵消。
当浮力与阻力平衡时,球体就会停止下降,这时球体受到的净力为零。
根据牛顿第二定律,净力为零时,球体所受到的浮力与阻力相等,即:F浮= F阻根据斯托克斯定律的表达式,可以将浮力和阻力进行等式的替换:6πηrv浮= 6πηrv阻由于球体的半径和密度是已知的,所以可以通过测量球体下降的时间和距离来计算液体的流速v。
球体下降的时间可以通过用计时器计算球体通过一个已知距离的时间来获得。
这个已知距离通常是一个标尺上的固定距离。
然后可以使用球体下降的距离和时间来计算出球体受到的阻力。
阻力可以通过以下公式来计算:F阻= m ×g其中,m表示球体的质量,g表示重力加速度。
通过将球体下降的距离和时间代入斯托克斯定律的表达式中,可以解出液体的粘度η。
最后,根据斯托克斯定律的公式,可以计算出液体的流速v。
需要注意的是,香蕉球实验假设了液体是无旋转的、稳定的、且球体的边界与液体中的其他无关物体无接触。
此外,实验也假设了球体的面积远小于容器的横截面积。
总结一下,香蕉球的原理是基于斯托克斯定律,通过测量球体下降的时间和距离,可以计算出液体的流速。
这个实验装置可以用于测量液体的粘度,以及研究液体的流动特性和性质。
生活中的力学结课论文
生活中的力学学院:专业:姓名:学号:一、足球中的“香蕉球”现象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”。
为什么足球会在空中沿弧线飞行呢?原来,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是拔脚踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。
这时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。
这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。
物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小(伯努利方程)。
由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。
乒乓球中,运动员在削球或拉弧圈球时,球的线路会改变,道理与“香蕉球”一样。
二、滑水运动员在滑板上不沉下去看到滑水运动员在水面上乘风破浪快速滑行时,你有没有想过,为什么滑水运动员站在滑板上不会沉下去呢?原因就在这块小小的滑板上。
你看,滑水运动员在滑水时,总是身体向后倾斜,双脚向前用力蹬滑板,使滑板和水面有一个夹角。
当前面的游艇通过牵绳拖着运动员时,运动员就通过滑板对水面施加了一个斜向下的力。
而且,游艇对运动员的牵引力越大,运动员对水面施加的这个力也越大。
因为水不易被压缩,根据牛顿第三定律(作用力与反作用力定律),水面就会通过滑板反过来对运动员产生一个斜向上的反作用力。
这个反作用力在竖直方向的分力等于运动员的重力时,运动员就不会下沉。
因此,滑水运动员只要依靠技巧,控制好脚下滑板的倾斜角度,就能在水面上快速滑行。
三、过山车中的物理知识过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。
“香蕉球”的物理学原理
“香蕉球”的物理学解释——以卡洛斯的神奇任意球为例巴西世界杯的大幕即将缓缓拉开,想必清华园内的足球迷已经是热血沸腾。
一个个精彩的进球,是让人兴奋不已。
而其中看似反物理规律的“香蕉球”,更是让人难以忘怀。
1997年6月3日法国四强赛,法国与巴西一战,巴西球员罗伯特卡洛斯在比赛的最后阶段抽进了那粒不可思议的进球:在距门三十五米开外,卡洛斯将球抽向右侧,门将根本没有移动,但皮球飞到一半却剧烈地向左边转弯,最终坠入门内,只留下惊愕的门将。
这一看似违背物理定律的任意球也吸引了物理学家参与到对足球运动轨迹的分析中来。
查阅资料后发现,这一现象的重要原因,源于著名的物理现象——马格努斯效应。
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和移动速度矢量平面垂直的方向将产生一个横向力。
而在这个横向力的作用下物体的飞行轨迹发生偏转的现象就称作马格努斯效应。
从物理的角度分析,旋转物体之所以能在横向产生力的作用,是由于物体的旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧的流体速度减小。
而根据伯努利定律,我们可以得到:即:流速增加会导致压强的减小,而流速减小则会导致压强的增大,这也就导致了旋转物体在横向的压力差,形成横向力。
同时也因为横向力与物体的运动方向垂直,这个力主要改变飞行的速度方向,进而导致了物体飞行方向的改变。
图1图中演示的是马格努斯效应在一个向右飞行的球上的作用。
以球心为参考系,“v”代表风速,方向“F”为对压力较低的一边的力。
通过上述的分析,我们可以知道,那看似反常的任意球,其实可以通过物理规律进行解释。
在香蕉球的运动过程中,会产生如下图所示的受力情况(以右脚运动员为例)。
因此,正如上述三幅图演示的那样,足球在踢出之后才会产生看似反物理规律的诡异弧线。
这也说明,物理的奇妙是无处不在的。
正是由于神奇的物理现象,我们才有幸见到了一个又一个精彩的进球。
当然如果想踢出精彩的弧旋球,除了掌握物理规律,还需要多加练习,但这并不会妨碍我们感受到物理的美妙。
“香蕉球”空气动力学原理
编号2010212347毕业论文(2015届本科)题目:“香蕉球”的空气动力学原理学院:物理与机电工程学院_________专业: _______________ 物理学_______________作者姓名: ____________ 李根旺_______________指导教师:王飞职称: 助教完成日期:2015 年_5 ____________ 月30 日二O —五年五月“香蕉球”的空气动力学原理 (1)摘要 (1)Abstract (1)1绪论 (2)1.1课题研究的意义 (2)1.2目前“香蕉球”原理研究状况 (2)1.3研究的主要内容及目的 (2)2马格努斯效应 (2)2.1马格努斯效应 (2)2.2马格努斯效应产生的必要条件分析 (3)2.2.1必要条件一 (3)2.2.2 必要条件二 (3)2.2.3 必要条件三 (3)2.2.4必要条件四 (3)2.3马格努斯效应在球类运动中的应用 (3)3 “香蕉球”的运动分析 (3)4 CFD 和Flue nt 介绍 (5)4.1 CFD 介绍 (5)4.2 Flue nt 介绍 (6)4.2.1FLUENT 的组成 (7)4.2.2FLUENT 软件优点 (8)5 “香蕉球”流场数值模拟 (8)5.1足球的模型与网格划分 (8)5.1.1 足球几何模型 (8)5.1.2网格的生成 (9)5.2边界条件处理 (9)6计算模拟结果及其分析 (10)7结论 (12)参考文献 (14)致谢 (15)河西学院本科生毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业论文(设计)作者签名:二O—五年五月三十“香蕉球”的空气动力学原理李根旺(物理与机电工程学院河西学院734000 )摘要:足球在飞行过程中,由于自身旋转引起周围空气流速变化,产生横向的马格努斯力,使足球飞行轨迹发生偏移,这就是香蕉球产生的原理。
香蕉球的原理优秀作文
香蕉球的原理优秀作文“选C,贝克汉姆就是这样踢的。
”“选A,梅西,绝对没错!”什么题目引来同学们如此强烈的讨论?又是怎样的课堂让同学们发言如此积极?这一幕就是我校开展的选修课之一——“科学思维拓展”课堂的真实写照。
前不久,一次大课间活动时,广播中传来了一条十分诱人的消息——我校要开展选修课了。
一时间全班轰动,讨论声不绝于耳。
对于选修课,我也充满了期待。
我们贪婪地翻看着选修课手册,思索着要参加哪几门课。
从报名表交上去的那一刻起,我们便陷入了等待模式中。
盼星星,盼月亮,终于盼来了令人朝思暮想的选修课。
我参加了科学思维拓展课。
在去上课的路上,我在想:这门课不会又是做一大堆科学卷子吧?而且是走进重高级别的吧!老师进来了,发下了一份试卷,却不急着让我们做,这使我们丈二和尚摸不着头脑。
只见老师又打开了一段视频。
视频中的人将足球在水平方向划出一条优美的弧线,飞向球门死角;还有的球竟绕过守门员,进入球门,如杂耍一般。
镜头给向守门员,一脸的无奈……看着看着,后面有同学看出名堂来了,大呼:“香蕉球。
”我越发疑惑,老师葫芦里卖的什么药?这是要教我们踢球吗?我是不是走错了教室?看完视频,老师还问了声:“大家会踢香蕉球吗?”当然,得到的是否定的回答声。
“那同学们知道这是为什么吗?”一片沉默。
这时,老师让我们看看被丢在一边的试卷,大气压强。
原来,这香蕉球竟运用了大气压强与流速的关系。
“香蕉球与令人头疼的大气压强还有如此关系。
原来球星们物理都学得特别好!”有人恍然大悟。
“来看下一题。
”这是一题有关射门者脚法的。
这又引发了同学们激烈的讨论,由此便出现了本文开头的那一幕。
选A方与选C方各抒己见,许久没争出个答案来。
老师便让选C方中呼声最高的一位同学走上讲台,为我们现身说法。
这可是平常课堂上从没有过的事哟!他模拟了踢球的动作,并据此判定球的旋转方向,解释了运动路线。
在一套完整的解答过程面前,选A方的同学们举起了白旗,输得心服口服。
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百度文库- 让每个人平等地提升自我常州大学毕业设计(论文)(2010届)题目从流体力学角度解释香蕉球学生赵会学号学院(机械工程学院)专业班级(过程装备与控制工程101)校内指导教师(袁惠新)二○一三年六月从流体力学角度分析“香蕉球”是怎么回事?摘要:本篇文章是从流体力学的角度来对香蕉球这项足球技术进行解释和受力分析,完全不同于以往人们对于香蕉球主观感受上的理解,从科学的角度以及笔者个人踢球的真实感受和经历来说明了香蕉球是如何产生的,香蕉球的轨迹为何是弧线,如何踢出香蕉球等相关问题。
关键词:香蕉球伯努利原理流体力学马格努斯效应压强差Analyse waht is the banana kick by using the hydrodynamicsAbstract:This essay is about explain the so called banana kick in will talk about the details of reasons of how exactly the banana kick was produced and the principle of this kind of important of all,the writer will combine his own individual experience thorugh his soccer career and the Bernoulli principle’s vision to give a whole anwser to the question that what is the banana kick and the related questions.Key words:1banana kick 2 the principle of Bernoulli 3 hydrodynamics4 MagnusEffect5 pressure difference1香蕉球是什么?(what is the so called banana kick?)足球毫无疑问的是世界上最普及的第一大球类运动,也是我个人的一大爱好。
我从四五岁便开始接触足球运动,一直踢足球到现在已经过去了16年。
在我看来,踢足球最神奇的地方在于你起脚踢球的那一刹那,只需要去跟随感觉,顺其自然的去做就好了,无需多想。
在打门的技术中,最令人意想不到和惊叹的便是香蕉球,伴随着一条诡异的弧线划过空中,调入球门的死角,这无疑是球场上最赏心悦目的进球方式了。
我们经常可以在足球比赛中看到,多数情况下是在点罚任意球的情况下,面对对方防守队员组成的人墙和和守门员把守的的大门,踢直线球基本上属于无功而返,但如果提香蕉球就会改变比赛的格局,起脚后,皮球先是以一段弧线绕过人墙后,当所有人以为皮球就要飞出底线后,忽然,皮球又改变了方向,并从高处快速下落应声入门,这一切对于视线被人墙遮挡的守门原来说太过于突然,没有足够的反应时间去做出判断,只得眼睁睁的看着球入门。
这种带着魔力般飞行轨迹的射门就是我们所谓的香蕉球。
我也可以踢出香蕉球,其实要掌握这项技能只需要多加练习,培养出所谓的脚感就好了,但我不知道提出这种球真正的原理和其中的科学内涵,因此,我就从科学的角度去分析和解释,对香蕉球一探究竟。
踢出香蕉球的具体步骤(the steps to kick the banana kick)我通过调查阅资料、搜索相关信息,以及观察视频录像和结合个人经历,对香蕉球做出了科学的解释和结论。
首先,根据个人经验,我先来说明剔出香蕉球的具体步骤。
第一步是助跑动作,开始的站位与球形成一定的角度,然后沿直线助跑以保证踢球时腿部的外摆动作。
第二步是踢球时的摆腿动作,支撑脚位于球的侧方稍后,脚尖所指方向与助跑方向向相同。
第三步是击球的瞬间,击球腿自左向右摆动,以脚外侧击球的右中部,可以踢出自右向左旋转的弧线球。
第四步是跟随动作,触球后踢球腿的跟随动作继续向外上方摆动与出球方向不一致,第五步皮球的起飞阶段,助跑和摆腿后,经过碰撞后所带来的能量作用在皮球上,是皮球飞起。
第六步是旋转上升期,由于足球两侧空气流动速度不一样,对足球所产生的压强不同,慢慢的影响了皮球的飞行轨迹。
第七步是皮球的旋转下落阶段,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯。
最后一步是进球完成期,球由于重力和空气阻力的作用下,最后下落至球门内完成进球。
2流体力学原理分析香蕉球(analysing the banana kick in hydrodynamics马格努斯效应与香蕉球(The relationship between the MagnusEffect and the banana kick)皮球究竟是如何产生这样的轨迹的呢?我么先来谈谈马格努斯效应,马格努斯效应是流体力学当中的现象,是一个在流体中转动的物体受到的力。
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。
在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。
在这里,我们可以把这个物体看成是飞行中的足球。
伯努利原理分析香蕉球(analyse by Bernoulli principle)接下来我们从流体力学角度去分析香蕉球,在流学中,根据伯努利原理进行分析。
丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。
其实质是流体的械能守恒,即:动能 + +压力势能=常数。
其最为著名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小。
旋转球和不转球的飞行轨迹不同,是因为球的周围空气流动情况不同造成的。
不转球水平向左运动时周围空气的流线。
球的上方和下方流线对称,流速相同,上下不产生压强差。
但当皮球旋转时,通过球心且垂直于纸面,球。
球旋转时会带动周围得空气跟着它一起旋转,至使球的下方空气的流速增大,上方的流速减小,球下方的流速大,压强小,上方的流速小,压强大。
跟不转球相比,旋转球因为旋转而受到向下的力,飞行轨迹要向下弯曲。
旋转球在空中飞行时,球在向前运动的同时也在旋转。
在讨论旋转球问题时,我们以球为参照物建立质心参考系。
在这个质心参考系中,流体在运动。
如果空气是理想流体,与球之间没有相互作用,球的运动与它是否旋转无关。
但实际空气是粘性流体,它对旋转球有阻力、同时也受到球的作用,在球各侧面的空气对球相对速度不同,产生了压力差,形成了一个“附加作用力”,使球改变运动方向。
当我起脚踢球时,我的落脚点不会正对球心,通常是,当用左脚踢时,如果我要调射球门左角,我就要将出球点较球心的中心向左偏移一定的距离,这段偏移距离和你打出球的力度对于香蕉球的质量来时至关重要,它们决定了球的弧度、飞行速度和皮球的下落时间。
如果偏移距离过大或过小都会造成弧线轨迹的不明显,从而不具备杀伤力。
当我们踢到球的时候,需要对球有一个切向的力,这个切向的力可以分解为水平向前的力和横向的力,向前的里就是皮球的动力,它的大小取决于对皮球施加的力与向前的力两个方向的夹角的大小和力的大小,它决定了皮球的速度的和下落时间。
由于我们的脚对于足球所施加的力不通过球的重心,因此皮球会在这个力的作用下旋转起来。
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。
看来关键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。
当球在空中做顺时针方向的转动的时候,由于空气是相对于皮球向后运动,因此在皮球右侧的空气流速大于皮球左侧的空气流速,顾可知皮球左侧的压强大与右侧的压强,从而产生压力差,形成一个从左向右的合理,此时皮球即受到向前的力,又受到水平向右的力,从而轨迹变成了弧线。
3香蕉球的受力分析(force analysis of banana kick)当运动员踢球时,作用力 F通过球体重心:球体不发生旋(作用力方向即法线方向)转并沿直线方向运行,获得 100%的出球力量,即F1 =F×100%。
此力不能产生旋转。
当运动员踢球时,作用力 F不通过球体重心:与法线成α 1=30度时,偏心距X1 =5. 55cm (足球竞赛规则规定,正式比赛)用球圆周为68 - 77cm ,切线分为 F2将产生力矩作用,使球体沿着以 F2为切线的方向旋转。
击球时的力矩值为:M1 =F2×r=2× F× r (M为力矩, F2为切线分力并F2 =F/2 , r为球体半径。
法线分力 F1决定出球方向和远度,且F1 =86. 6%×F,它使球沿 F2方向以较小的弧度运行(理论上计算其弧度数值为π/3)。
当踢球作用力与法线成α2 =60度时,偏心距X2 =9. 6cm。
切线分为 F2将产生力矩作用,使球体沿着以 F2为切线的方向旋转。
其力矩值为:M2 =F2×r =0. 8663 F×r (式中 M2为力矩,F2为切线分力并 F2 =0. 8663 F, r为球体半径)。
法线分力 F1决定出球方向和远度,且F1 =50%×F,它使球沿 F2方向以较大的弧度运行 (理论上计算其弧度数值为 2 π/3 ) ,其运行远度较小。
当踢球作用力与法线成α2 =90度时垂直于法线时,只产生力矩使球旋转,而不能使球位移,故不能构成脚背内侧弧线球。
运动员踢球作用力F不通过球体重心,我们把这作用力分解为法线分力 F1和切线分力 F2。
法线分力 F2作用的结果,是使球体产生移动前进 ,且前进速度为 V1;切线分力 F2作用的结果是使球以ω为旋转速度进行旋转。
根据动力学的基本公式F×t=m×VV =Ft/m,即球的前进速度ωF×t×x=J×ωω=Ftx/J,即球的转动角速度因为球的质量和转动惯量均为常量所以,作用于球体的力F和力的作用时间t的值越大,则球体的前进速度 V和转动ω角度速度就越快;反之,作用于球体的力 F与力的作用时间t的值越小,则球体的前进速度 V和转动角速度ω就越慢。
而作用力的力臂 X的值大即踢球角增大,则转动角速度ω就加快;反之,力臂 X的值小即踢球角减小,则转动角速度ω减慢。
如果我们把这两种不同的运动按照合成规律 (平行四边形法)则组合起来,不难看出:前进速度 V和转动角速度越快,那么球体的运行速度越快,且侧旋弧线曲率也增大;反之,球的前进速度 V和转动角速度越慢,则足球运行速度也越慢,弧线曲率也减小。