你們知道世界上最快的球類運動是什么嗎?是棒球、高爾夫球,還是足球、網(wǎng)球、乒乓球?其實都不是。有記錄的網(wǎng)球的最高時速大約是253km,棒球的最高時速大約是169km。而在2017年1月的一場印度羽超聯(lián)賽的比賽中,丹麥雙打名將馬德斯·皮勒爾·科爾丁一記殺球時速高達426km,甚至比F1賽車還要快——目前還沒有任何一名車手可以在賽道上跑出400公里的時速。
一、羽毛球的速度
羽毛球名將李宗偉扣殺速度經(jīng)常超過300km/h,他就表演過用羽毛球開西瓜。被這種羽毛球打了肯定很不好受。
羽毛球能夠成為“球速之王”,一來是因為羽毛球拍比較長,可以揮出比較大的速度,二來是因為羽毛球很輕,質(zhì)量只有4.74-5.5g。根據(jù)牛頓第二定律,力等于質(zhì)量乘以加速度,如果施以同樣大的力,質(zhì)量小的物體就會獲得更大的加速度,更容易加速起來。
二、羽毛球受到的阻力
速度很快的同時,羽毛球的速度衰減也很快,這是因為羽毛球會受到比較大的空氣阻力,這和它特殊的形狀有關(guān)。
羽毛球雖然叫做 “球”,但是和乒乓球、網(wǎng)球不同,它并不是球形的,而是整體呈現(xiàn)出一個類似“圓錐”的形狀,由16根羽毛插在半球狀的軟木托上構(gòu)成的,整體迎風(fēng)面積比較大。在飛行過程中,羽毛球受到的迎面阻力和速度平方成正比,也和羽毛球迎風(fēng)的面積成正比,速度很大時,迎面阻力就很大。
羽毛球受空氣的迎面阻力
此外,羽毛球的尾部會產(chǎn)生空氣渦流,前后氣壓強不同,這也會造成阻力,叫做渦流阻力。所以羽毛球初速比較快,速度衰減也比較快。
羽毛球后的漩渦尾流區(qū)
三、為什么總是球托向前?
我們平時在看球和打球時會觀察到,羽毛球在離開對手的球拍后在空氣中飛行時,總是球托沖前向我們飛來,而不是喇叭口,這又如何解釋呢?
羽毛球的質(zhì)心更靠近球托,而空氣阻力的作用點更靠近“喇叭口”,二者不重合。羽毛球向前飛時,阻力會產(chǎn)生一個力矩,讓羽毛球的姿勢軸線變得與運動速度方向平行,這種特殊的結(jié)構(gòu)能讓羽毛球的飛行方向可控。
還有人用高速攝影機記錄下球拍打擊羽毛球后的階段,你會發(fā)現(xiàn):羽毛球被球拍擊打之后,在阻力的作用下會經(jīng)歷了一段“來回擺動”的過程,最終軸線和速度方向平行,球托就朝著我們飛過來了。
甚至于,我們還可以畫出羽毛球軸線的角度隨著時間的變化關(guān)系,你會發(fā)現(xiàn),在0.1秒左右的時間里,羽毛球的軸線角度就會變成0度,表示軸線和速度方向平行。
四、羽毛會蓬起還是收縮?
還有,你覺得羽毛球在飛行過程中,羽毛會向外蓬起還是會向內(nèi)收縮呢?你仔細(xì)觀察羽毛球,就會發(fā)現(xiàn)每一根羽毛球是傾斜的,所以羽毛球在飛行過程中,也會發(fā)生旋轉(zhuǎn),有點類似于子彈的旋轉(zhuǎn),具有一點陀螺效應(yīng)。但是,由于羽毛非常輕,這種陀螺效應(yīng)不明顯,陀螺效應(yīng)不是控制羽毛球方向的主要因素。由于旋轉(zhuǎn),羽毛是有離心的趨勢的。
不過于此同時,由于外部空氣阻力的影響,羽毛又有向內(nèi)收縮的趨勢,而且這個效果更加明顯,所以羽毛球飛行時,羽毛還是略向內(nèi)收縮的。小小的羽毛球,有這么多說道,沒想到吧!
五、羽毛球的歷史
羽毛球起源于羽板球,有2000多年的歷史。
現(xiàn)代羽毛球起源于英國,在1972年和1988年列為奧運會的表演項目,從1992年開始逐步變?yōu)檎奖荣愴椖俊1敬沃袊韴F羽毛球隊的王懿律、黃東萍和陳雨菲接連斬獲混雙和女單金牌,恭喜中國羽毛球隊!
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2020東京奧運會專題
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來源:李永樂老師