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足球为什么能绕过人墙射入球门,分享弧线球的原理

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1#
发表于 2022-12-21 15:09:22 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

7 E& S$ J9 c6 s+ p  \6 L1 N5 O8 G4 H* @+ K6 O/ r
球为什么不走直线,而是向左或者向右走了弧线的步伐吶?
( t; {; V$ L% z: R; _* i9 o

) d: C" w# e9 b- D( p当球旋转着前进时,空气绕过它的流动不对称,产生侧向力,于是球走过一条曲线的路径。
2 p$ t. B% w( [6 R% t1 _

4 q! k# T4 |% ^  W  R* L以球心为参考系,气流吹过旋转的球时,会对球产生横向力。其原理和机翼升力的原理是相似的,只用伯努利定律并不能很好地解释,更重要的是科恩达效应。和机翼有所不同的是,分析机翼升力时可以不考虑粘性力,而分析旋转球的横向力时则必须考虑粘性力。所以这个问题比机翼的原理复杂一些,需要同时考虑粘性力、科恩达效应和伯努利定律。
; C" P. Z. F" ^( r1 q
+ U6 ?8 O9 k+ L* V
上面的解释中,说旋转的球带动表面的空气旋转,使流过球两侧的空气速度不同,这个说法本身也不能算完全错误,只是这种两侧速度不同并不是直接由球表面拖动产生的。! h1 o$ x: e7 O+ d+ [0 X

7 }  x  R( D4 j- o参考下面的图,确实是球的旋转带动了表面的空气,使球上下两侧的流动不对称而产生的横向力,这种不对称集中体现在:4 L: x& h3 p* d# I

2 l! |. v: p% m! O6 a& Z1. 旋转的球把更多前方流过来的空气导向上侧,所以前分叉点位于中心线下方。8 f; Y5 U/ d) |- Q

% z$ p: |8 B5 n2. 上侧的分离点由于壁面对气流的助推作用而延后,下侧的分离点由于壁面对气流的阻碍作用而提前。
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( d; `3 E6 G4 m* c/ x7 d) F
和解释机翼升力原理类似,弧线球横向力的原理也可以从两种角度来解释。
; t$ w) y( X2 f; B& m. J

' K, Z1 D$ ~1 F9 [$ ~一种解释是旋转的球两侧的压力分布不对称,一侧压力低,另一侧压力高,从而产生横向力。3 I( b1 n& R2 d# Y( f2 R. D
, f  [, [& \( @
另一种解释是旋转的球把流过它的气流导向一侧,根据牛顿定律,球就获得朝相反方向的作用力。
) q2 w7 ?: v4 I- E3 S$ u
0 L4 o5 A* f( t" Z+ @
前面的解释迫不得已使用了边界层分离的概念,对于没有学过流体力学的人可能不好理解。不过从字面意思应该大概可以明白就是气流和壁面分离,之后不再沿壁面流动了的意思。- ]4 h; Q* Z4 X

7 \; n4 ]- K9 R6 |实际球类运动中是一定存在边界层分离的,不过即使没有边界层分离,旋转的球仍然会受到横向力,实际上多数可以找到的解释就是针对这种没有分离的流动解释的。这里把前面的图再放一次,可以看出,在下图中,球的旋转使气流的前分叉点和后交汇点都偏向左边。于是整个右侧的流线要弯曲得多,和机翼类似,右侧的气流压力低速度快。
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+ h1 H7 R3 M# A! P4 k$ P

. M- t( S" D' C' R8 e( d
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2#
发表于 2022-12-21 15:50:55 | 只看该作者
香蕉球

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3#
发表于 2022-12-21 16:30:48 | 只看该作者
还有一种电梯球,到门前突然下坠
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4#
发表于 2022-12-21 16:35:55 | 只看该作者
还有一种摇摆球,会变向的
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5#
发表于 2022-12-21 17:18:00 | 只看该作者
还可以这样,
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6#
发表于 2022-12-21 17:41:03 | 只看该作者
还有一种乒乓球,会回旋,打过去自已跳回已方台面。
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7#
发表于 2022-12-28 13:35:40 | 只看该作者
学习一下
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8#
发表于 2023-8-7 16:01:30 | 只看该作者
还有一种回旋镖,会回到自己手上
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