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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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发表于 2022-12-21 15:09:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

8 J  f  z% s0 ~& J( K' C
" e3 z+ T+ w5 h5 ]
球为什么不走直线,而是向左或者向右走了弧线的步伐吶?' k7 c4 e) Y5 S, j+ T; S) m5 V

- c7 F' f, q' o& b2 J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。- e% `% b- \; v+ A/ |
/ g9 W% R  D( Y% x4 A* W4 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。
- K- k/ ]# p0 i

: O& s! q( p7 L  A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。6 f6 J6 V- i" ^! h
7 K, J1 |0 D6 j# t4 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:
- J  v5 L+ R2 l% W6 n7 r

6 W6 Z% b7 w' F9 I5 C1 i1. 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。
4 q$ f! H4 }+ z8 j

* {% H* u# R" K  i0 k2. 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。
+ x) r, J) u0 I( {8 I$ D* t. e
# A1 I' e9 z# |8 _
  a7 q* w8 _  @7 Z0 e; G
. i8 v0 H* b. v  v5 I8 q1 f

6 O7 `! e" T: r( V
! L9 H/ t+ B& I8 z. g) s" `8 y
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。3 o0 }8 F$ V1 j

: n8 v; \* b" M  x1 d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。. B# ?7 T! W, L4 L
; u+ Q0 g% x2 \4 g3 {9 b5 d
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。! F: V- k4 w, F* q( z3 y

7 R6 u' n7 D9 p. n7 B; l9 R/ n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。. p# K! x+ Q5 A7 _

; i8 l$ O& g( x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。0 ^# ~7 i. `% q. Z/ T$ `9 P9 H
& Y7 k) `. Y! \5 c  }  h! z  _

- D! q* F) d8 T  f. d5 ~5 K5 i. s) z& v" {$ y- e

& Z% E* c1 U1 E2 o
( [+ _3 B; Q# X% f, R
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发表于 2022-12-21 15:50:55 | 显示全部楼层
香蕉球

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发表于 2022-12-21 16:30:48 | 显示全部楼层
还有一种电梯球,到门前突然下坠
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发表于 2022-12-21 16:35:55 | 显示全部楼层
还有一种摇摆球,会变向的
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发表于 2022-12-21 17:18:00 | 显示全部楼层
还可以这样,
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发表于 2022-12-21 17:41:03 | 显示全部楼层
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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发表于 2022-12-28 13:35:40 | 显示全部楼层
学习一下
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发表于 2023-8-7 16:01:30 | 显示全部楼层
还有一种回旋镖,会回到自己手上
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