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推出去的乒乓球為什麼又會回來?

2019-06-17 13:20  來源: 新華網

乒乓球愛好者可能做過這樣一個有趣的動作,用手指接觸乒乓球的頂部,再沿著它的邊緣向下用力按壓,乒乓球會急速地向前滾動,隨後速度慢了下來,乒乓球又自動地往回滾動。為什麼乒乓球會突然改變了方向呢?

 

 

乒乓球在整個滾動過程中有兩個速度,平動速度和轉動速度。平動速度是指乒乓球的球心的移動速度;轉動速度是指乒乓球繞其球心旋轉的角速度。平動速度和轉動速度的方向之間並沒有必然的聯係。

而乒乓球的滾動過程也是如此,乒乓球被用力擠出後存在平動速度和轉動速度,前者的方向向前,而後者的方向向後,即它的運動狀態是一種有相對滑動的滾動。普通的無滑動滾動時接觸點相對于地面不存在相對移動,而乒乓球的這種運動則不同,接觸點相對于地面向前移動。而且,乒乓球在與地面相互接觸過程中,地面給了乒乓球向後的摩擦力。既然有摩擦力的存在,那乒乓球自身的兩種速度自然會被逐漸減弱。當平動速度減小至零的瞬間,此時乒乓球只有轉動速度,且地面給它的摩擦力依然是向後的,所以造成了它突然往回加速滾動。整個過程當中,乒乓球的兩種速度的大小、方向的變化決定了其運動狀態,同時乒乓球與地面的摩擦力也是一個關鍵影響因子。從分析中可以得知,如果乒乓球只存在一種速度的話是不可能産生先前進後倒退的現象的。

這種現象還出現在藤圈操中,藤圈操屬于藝術體操的一種形式,運動員使用的道具是一種直徑為九十厘米的白色藤圈,伴隨著悅耳的音樂,運動員手執藤圈在舞臺上展現獨特的舞蹈動作。最具特點的動作是將藤圈用手臂和手腕的巧力推出,賦予藤圈向前平移的速度以及向後轉動的速度,只要運動員使藤圈的轉動速度盡量大,而平動速度盡量小,總可以讓藤圈順利地返回到自己的身邊。

乒乓球想要呈現出這種現象,操作者也就必須要給乒乓球足夠大的轉動速度,否則在摩擦力的作用下轉動速度會先被消耗,最終只剩下平動速度,導致乒乓球繼續向前滾動,直至停止。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

作者: 夏愛蘭   [責任編輯: 李浩]

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