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推出去的乒乓球为什么又会回来?

来源:科普中国 作者: 发布时间:2019-06-25 14:01 浏览次数: 【字体:

乒乓球爱好者可能做过这样一个有趣的动作,用手指接触乒乓球的顶部,再沿着它的边缘向下用力按压,乒乓球会急速地向前滚动,随后速度慢了下来,乒乓球又自动地往回滚动。为什么乒乓球会突然改变了方向呢?

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乒乓球在整个滚动过程中有两个速度,平动速度和转动速度。平动速度是指乒乓球的球心的移动速度;转动速度是指乒乓球绕其球心旋转的角速度。平动速度和转动速度的方向之间并没有必然的联系。

而乒乓球的滚动过程也是如此,乒乓球被用力挤出后存在平动速度和转动速度,前者的方向向前,而后者的方向向后,即它的运动状态是一种有相对滑动的滚动。普通的无滑动滚动时接触点相对于地面不存在相对移动,而乒乓球的这种运动则不同,接触点相对于地面向前移动。而且,乒乓球在与地面相互接触过程中,地面给了乒乓球向后的摩擦力。既然有摩擦力的存在,那乒乓球自身的两种速度自然会被逐渐减弱。当平动速度减小至零的瞬间,此时乒乓球只有转动速度,且地面给它的摩擦力依然是向后的,所以造成了它突然往回加速滚动。整个过程当中,乒乓球的两种速度的大小、方向的变化决定了其运动状态,同时乒乓球与地面的摩擦力也是一个关键影响因子。从分析中可以得知,如果乒乓球只存在一种速度的话是不可能产生先前进后倒退的现象的。

这种现象还出现在藤圈操中,藤圈操属于艺术体操的一种形式,运动员使用的道具是一种直径为九十厘米的白色藤圈,伴随着悦耳的音乐,运动员手执藤圈在舞台上展现独特的舞蹈动作。最具特点的动作是将藤圈用手臂和手腕的巧力推出,赋予藤圈向前平移的速度以及向后转动的速度,只要运动员使藤圈的转动速度尽量大,而平动速度尽量小,总可以让藤圈顺利地返回到自己的身边。

乒乓球想要呈现出这种现象,操作者也就必须要给乒乓球足够大的转动速度,否则在摩擦力的作用下转动速度会先被消耗,最终只剩下平动速度,导致乒乓球继续向前滚动,直至停止。


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