球中的空气动力学

球中的空气动力学更新时间：2013-12-19足球中的香蕉球是怎么形成的？乒乓球为什么有上旋球和下旋球？橄榄球旋转的奥秘是什么？高尔夫球为什么表面有小凹洞？羽毛球的飘球是怎么形成的？…想知道这些球类世界的小秘密么？跟随小编一起来了解一下球球中的空气动力学吧！/Zt_index_topicArticle_id_4735.html资讯：高尔夫球表面凹洞的奥秘排球中的空气动力学—飘球原理乒乓球中的各种发球类型香蕉球的奥秘羽毛球中的空气动力学橄榄球旋转的奥秘必答：问答：什么是空气动力学？/Bida_Q_qv_id_13328.html空气动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。根据空气与物体的相对速度，可将空气动力学分为低速空气动力学（相对速度小于100m／s，即360km／h）和高速空气动力学，也有学说将界限划定为400km/h。前者属于不可压缩流动的空气动力学，后者属于可压缩流动的空气动力学。一般来说，空气流速小于0.3马赫时，气体是不可压缩流动的，大于这个数值则被理解为可压缩流动。F1所研究的空气动力学属于低速范畴。此外，还根据是否忽略气流的粘性，将空气动力学分为理想空气动力学和粘性空气动力学。20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展，需要揭示飞行器周围的压力分布、飞行器受力状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和分析方面的发展。20世纪初，以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论，阐明了机翼怎样受到举力，从而将很重的飞机托上天空，机翼理论的正确性，使人们重新认识到无粘理论，肯定了其指导工程设计的重大意义。机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进展，它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的发展和飞机的飞行速度提高到每秒50米以上，又迅速扩展了对空气密度变化的效应和理论研究，这高速飞行提供了理论指导。从50年代起，数学的发展，电子计算机的不断完善，以及流体力学各种计算方法的发明，使得许多原本无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值的可能性，并以此形成了计算流体力学，此后，模型法、CFD技术、风洞测试等新兴手段的介入使得该学科取得了飞跃性的进步为什么乒乓球的上旋球弧度平缓,而下旋球弧度大?/Bida_Q_qv_id_13931.html因为球体运动时，线速度大的部分，要比线速度小的部分所遭遇的阻力大。上旋球的上部线速度比下部的要大，所以，就会产生向下的阻力，导致球的运行弧度越来越低。而下旋球则正好相反，因为产生浮力而越来越高。如何理解流体？流体与固体的区别在哪里？/Bida_Q_qv_id_13329.html流体，顾名思义，就是可以流动的物体，是液体和气体的总称，是由大量的、不断地作热运动而且无固定平衡位置的分子构成的，其基本特征是没有一定的形状和具有流动性。流体都有一定的压缩性，液体的可压缩性很小，而气体的可压缩性较大，在流体形状发生改变时，流体各层间也存在一定的运动阻力（即粘滞性）。当流体的粘滞性和可压缩性很小时，可近似看作是理想流体，它是人们为研究流体的运动状态而引入的一个理想模型。流体与固体在某些方面有着非常明显的差别：Ⅰ在静止的状态下固体的作用面上能够同时承受剪切应力和法向应力，而流体则只有在运动的状态下才能够同时受到这两种力的作用（在静止状态下其作用面上仅能够承受法向应力，即为静压强）。Ⅱ固体在力的作用下发生变形，在弹性限度内形变和作用力之间服从胡克定律，即固体的形变量和作用力的大小成正比。而流体则是角变形速度与剪切应力有关，层流和紊流状态使它们之间的关系有所不同。在层流状态下，二者之间服从牛顿内摩擦定律。Ⅲ当外力停止作用时，固体可以恢复为原来的形状，而流体由于其形变所需的剪切应力非常小，所以很容易使自身的形状适应容器的形状，并可在一定的条件下维持下来。台球上的旋球与足球上旋球有什么区别？原理是什么/Bida_Q_qv_id_13926.html1.足球的弧线球，是因为旋转球在空中运行时，会带动球体周围的空气随球体表面转动形成环流，并对球体产生不同的压力，压力的大小遵循伯努利定律：“流速越快压力越小，流速越慢压力越大”。由于球的旋转性质不同，而导致球体周围出现相应的气压差。所谓左旋右旋就是由于球体周围的气流是环绕其纵轴运动的，球体两侧空气流速的不平衡，使球的运行轨迹向压力小的一侧弯曲，而形成左旋球或右旋球。想象一下，你踢足球的左侧，触球一瞬间足球受力在左后方（相比中心点），也就是说，出球的一瞬间球是向着触球点与足球中心线的连接线方向动作，而向左旋转的力量导致右侧比左侧空气压力更小，所以球自始至终都是向右的曲线运动。（不考虑上下旋转，只考虑左右旋转啊）2.现在来看台球，由于台球密度大，旋转慢，所以空气动力学的原因可以忽略不计。主要是受到球杆冲力和球台摩擦力的作用结果，先看触球一瞬间，这里和足球的原理一样，出球的一瞬间球是向着触球点与足球中心线的连接线方向动作，以左旋为例，就会向击球方向的右前方运动。由于你的球杆冲力不仅给母球向前的平动速度，还会给母球一个向左的转动速度（上下的转动速度暂不考虑），台球的转动与球台的摩擦力带动台球向旋转方向转动，也就是向左运动。所以台球呈现出的就是先向击球旋转方向的反向运动，然后再做同向的曲线运动乒乓球上旋球与下旋球的原理是什么？/Bida_Q_qv_id_13927.html当流体流速越快时压强就越小；当流体流速越慢时压强就越大对于下旋球,球体的下方一点速度方向与球整体前进方向相同,与气流方向相反,球体的上方一点情况与上述相反.这样,球的下方气流相对于球的速度大些,所以球下方气体压强小些.因此就产生了下旋球。对于上旋球,球体的上方一点速度方向与球整体前进方向相同,与气流方向相反,球体的下方一点情况与上述相反.这样,球的上方气流相对于球的速度大些,所以球上方气体压强小些.因此就产生了上旋球为什么羽毛球发球时会旋转飘动？/Bida_Q_qv_id_13932.html如果羽毛球的羽毛是完整无缺的话,是不会出现旋转现象,正规比赛是不会出现的.你说的那种现象是在羽毛有破损的情况下出现的,由于气流不能完全从羽毛上通过,也就是有漏风的现象,在飞行中会出现打转.高尔夫球表面上为什么有很多小的凹洞？/Bida_Q_qv_id_13929.html凹洞的目的只有一个，稳定球的飞行路径。当球在空中飞行时，气流会在凹洞中产生涡旋，以稳定球的飞行轨迹。凹洞的大小深度和多寡都是经过风动实验验证后，产生各种类型的球。所以市场上卖的再制球和旧球，飞行轨迹的稳定性会比新球差。至于击球的摩擦力（比较正确说法是使球旋转的能力）来源是，杆头上的横向凹槽及杆面倾斜角。为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业的标准数量。16是2的四次方，2的平方数可以达到绝对对称的完美情况，同时这个数值下实现的羽毛间隔也非常合适，8根间隔太松，整体重量太轻，飞行阻力太小又形不成自转，而32根又太多。16根则刚好达到中庸平衡，整体重量合适，形成的羽毛球体积合适，阻力与自转性能合适，又容易在球头上面打出等分圆。另外，16根羽毛易于均衡对称插毛，所以才会被定为行业标准。从历史上看，以前也出现过12根羽毛的羽毛球，其所用的羽毛毛片比现在的大一号。后来，因为12根羽毛的羽毛球在断一根毛后基本就废了，球的耐打问题没有得到解决，所以逐渐消失在人们的视野中。更重要的是，这种球的球感怪异，也是其最终没有成功的原因。“香蕉球”为什么会在飞行中拐弯？/Bida_Q_qv_id_13934.html球的表面也附着一层薄薄的空气，当“香蕉球”一边飞行一边自转时，会带动表面的空气一起旋转,其中一侧转动的线速度和球的前进速度相加，使得迎面气流受到较大阻力，另一侧情况则恰恰相反，自转的线速度和前进速度相减。于是带来了球的两侧气流速度不同。根据伯努利原理“流速越快压力越小”。“香蕉球”便受到一个侧向的力，也称“马格纳斯力”，导致了飞行轨迹的弯曲。什么是康达效应？/Bida_Q_qv_id_13335.html康达效应（CoandaEffect）亦称附壁作用或柯恩达效应。流体（水流或气流）有离开本来的运动方向，改为随着凸出的物体表面摩擦时，流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是很大，依据流体力学中的伯努利原理，流速的减缓会导致流体被吸附在物体的表面上流动。这中作用是以罗马尼亚发明家亨利-康达命名。\"1.jpg\"Coanda效应指出，如果平顺地流动的流体经过具有弯度的凸表面的时候，有向凸表面吸附的趋向。打开自来水的时候，如果用筷子去触碰水柱（只要部分水柱即可，这样现象更明显），水会随着筷子向下淌，而不是按重力的方向从水龙头直接往下流。什么是文丘里效应？/Bida_Q_qv_id_13334.html文丘里效应，又称文氏效应。这种现象以其发现者，意大利物理学家文丘里命名。这种效应可以制作出文丘里管。当气体或液体在文丘理管里面流动，在管道的最窄处，动态压力（速度）达到最大值，静态压力（静息压力）达到最小值。气体（液体）的速度因为涌流横截面积变化的关系而上升。整个涌流都要在同一时间能经历缩小的过程，因而压力也在同一时间减小。进而产生压力差，这个压力差用于测量或者给流体提供外在吸引力。\"1.png\"对于理想流体（液体或气体，其不可压缩和不具有摩擦），其压力差通过伯努利方程获得。文丘里效应的原理则是当风吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。文丘里管的原理其实很简单，它就是把气流由粗变细，以加快气体流速，使气体在文氏管出口的后侧形成一个“真空”区。当这个真空区靠近工件时会对工件产生一定的吸附作用。压缩空气从文丘里管的入口进入，少部分通过截面很小的喷管排出。随之截面逐渐减小，压缩空气的压强减小，流速变大，这时就在吸附腔的进口内产生一个真空度，致使因周围空气被吸入文氏管内，随着压缩空气一起流进扩散腔内减小气体的流速，之后通过消音装置减小气流震荡。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。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。文库：高尔夫球的凹点排球飘球空气动力学原理及其攻击区间求解仿真浅谈香蕉球的力学原理香蕉球的奥秘香蕉球的动力学分析用于羽毛球制造的仿真羽毛材料制备与性能研究羽毛球比赛场馆气流组织和温度场模拟计算分析与研究ThecurvekickofafootballIIflightthroughtheair.pdfUnderstandingtheeffectofseamsontheaerodynam