旋转的作用在线视频

同学好

我们今天将学习旋转的作用

旋转的作用在运动生物力学方面

可以归纳为三个

旋转的定向作用

旋转的弯曲作用

以及旋转和反弹

首先我们来看

一个气球在空中运动的情况

一个吹满气的气球

当我们撒手之后

由于里边空气的推动

它在空中飞行

我们可以看到这个气球的飞行

在空中受到空气的影响是乱飞的

我们并不能确定它会飞到什么位置

同样的这样一个气球

我们把它吹满

在放在同样的位置

撒放出去

我们也会发现这个气球第二次的飞行

与第一次的飞行轨迹依然不同

与气球的运动不同

子弹由于枪膛中有膛线

使子弹飞出时具有高速的旋转

M193式5.56毫米步枪弹

旋转的速度是

15万转每分

相当于每秒转了2500转

ss109它的转速是20万转每分

相当于每秒是3333转

大家知道旋转的子弹

是可以做到指哪打哪的

为什么旋转的子弹

就不会像气球一样出现在

空中飞行时乱飞的情况

下面我们就这张图来给大家解释一下

为什么子弹在空中飞行是稳定的

如果赋予子弹一定的旋转速度

则子弹在出枪口后

一面靠初速度做惯性飞行

一面又绕其纵轴高速的旋转

其受到的空气阻力和重力

产生一个使弹丸的翻转力矩

最后子弹旋转的轴

有这两个轴的合成轴决定了

这样子弹在空中飞行时

高速自转

且绕弹道切线公转

弹轴本身在空间一面转圈

一面摆动

使子弹在空中

不再翻转而作有规律的飞行

纵轴与弹道切线间的攻角

处于周期的变化中

而不是在单调的增大

这种飞行状态

称为陀螺稳定

旋转的定向作用

在运动中经常见到

如自行车骑行比停止不动

更容易保持平衡

这是因为自行车轮子转动后

能使它的旋转轴与地面保持平行

这时要使自行车倒下来

必须改变轴心的水平方向

反倒要用力

同样的橄榄球的传球

标枪出手的拨枪

铁饼的旋转

都使得球或器械飞行不出现翻转现象

从而飞行平稳

能很好地利用空气的处理作用

从而提高成绩

下面来看一下旋转的弯曲作用

这是足球比赛中经常出现的镜头

足球在空中飞出一条曲线

绕过防守人飞进球门

我们管这个叫香蕉球

不少著名的球员如贝克汉姆

梅西 C罗都是香蕉球的高手

还有乒乓球的弧线球

不同的旋转如上旋下旋的球

在空中的飞行的轨迹都不同

球在空中飞行出现了弧线

球在空中出现了方向上的变化

一定是由于旋转的球

和空气间相互作用

从而产生了一个

指向弧线内凹一面的力

其原理

我们将在流体力学中给大家讲解

不过在这个时候大家一定要知道

没有空气的作用是不会出现弧线球的

厉害如贝克汉姆

在没有空气的月球上

也是踢不出香蕉球的

下面我们讲讲旋转和反弹

弹性物体发生碰撞时

产生不同程度的反弹

反弹的方向与轨迹

取决于碰撞时的速度 方向

弹性物体的质量

弹性系数和摩擦系数等等

同时还与物体是否旋转有关

在体育运动中

主要表现在旋转球体

与地板 篮板 乒乓球拍

棒球棒 曲棍球棍等等碰撞

使反弹轨迹发生了变化

下面将旋转与不旋转球体的

反弹情况作对比分析

第一不旋转球体的反弹

正撞时

当一个球体垂直向下落到地板上

球与地板相接处的底部

均匀地受到压缩

其反弹力在球的所有部分都一样

所以球垂直向上反弹

这种碰撞又叫对心底碰撞

斜撞时在球与

地板以一定角度碰撞

即碰撞的物体

在碰撞前后的速度不在一条直线上

但是在一个平面内

这类碰撞叫斜碰或非对心底碰撞

在球以一定角度与地板接触时

球底的后部受到的压缩要比前部大

球的反弹力使球弹向前上方

球的入射角度阿尔法

和冲力可决定最大压缩

部分在球底的位置和大小

从而决定向前的反弹有多远

入射角越大

冲力越大

最大压缩区越靠后压缩越大

反弹越向前

反过来也是一样的

不旋转的球与某平面碰撞时

入射角近似的等于反射角

下面我们来看一下旋转的球

和地面的碰撞的情况

首先我们来看一下前旋的球

球前旋和地面碰撞时

首先它会受到地面的一个反弹的力

其次由于球本身旋转的速度不一样

它会受到地面不同方向的摩擦力

第一种情况

当球旋转的线速度

比球本身的向前的速度要快时

球所受的摩擦力的方向是向右的

那么球的反弹的轨迹

比反弹力的角度就要稍微的要小一些

我们现在再来看第二种情况

第二种情况是球旋转的速度

比球本身向前的速度要小

这个时候球和地面的摩擦

所产生的摩擦力

不是向右的

而是变成向左的了

所以我们可以看到球的飞行的轨迹

就比反弹力的方向那个角度会大一些

第三种情况

当然就是球的旋转的速度

和球向前的速度是一样的

这个时候球相对于地面

就没有摩擦力的作用

那么这个时候球反弹的轨迹

就和它的反弹力的轨迹

就变成完全一致的了

下面我们来看一看后旋球的碰撞

当球向后旋转的时候

球和地面所产生的摩擦

不论球速大小是多少

它的摩擦力都是水平向左的

这个时候球的轨迹

有反弹力和摩擦力的

合力来决定

我们就可以看到球的轨迹

比反弹力的轨迹的角度会大比较多

我们可以看到有的时候球甚至于

会向后做这样一个运动

下面我们看一个具体的例子

这是一个篮球的例子

大家都知道篮球出手之后会有一个

向后拨球的动作

也就是篮球在飞向篮筐的时候

它是向后旋转的

我们可以观察到

向后旋转的篮球和

不旋转的篮球比起来

它的轨迹要更高一些

从图我们也可以看出来

更高的轨迹是有利于蓝球的入框的

下面我们再来看一下篮球的反弹

当篮球直接碰在篮筐后沿的时候

如果它不旋转的话

那么篮球将以反弹力的方向弹出去

那么这个时候它就不会进入篮筐了

如果我们是向前的旋转

那么在摩擦力和反弹力的作用之下

这个球只会弹得更高

如果我们采取后旋的动作

这个时候

在反弹力和摩擦力的作用之下

篮球的飞行轨迹是斜向下的

这个时候

由于篮球的后旋和篮板的篮筐的碰撞

有助于篮球进入篮框

可能会增加他的进球的概率

这一讲就讲到这里了

谢谢