乒乓球出去时旋转原理?

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我来尝试着用物理知识解释一下这个问题,虽然不是很完美。 先放结论:乒乓球的旋转依据角动量守恒原则而产生。 具体原理如下(以右旋下旋为例)

1.把乒乓球看做一个质点,考虑以下情况: 当球从A点运动到B点时,由于右手持拍,所以轨迹一定是向右下方倾斜的(不展开讨论右方力量不足导致的下旋情况了)。那么根据机械能守恒定律,其动能的变化量必定大于重力所做的功,即有 \frac{1}{2}mv^{2}>mgh 因为 v=\sqrt{gr} 所以上式可转化为 g>\frac{v^{2}}{r} 显然,若击球力度较大,则上式左端越大,此时小球必然向下运动时能够保持足够的线速度,从而形成旋转。

2.把乒乓球看成多个质点的集合,每个质点具有固定的转动惯量并随位置而变化(考虑上下颠球的情况)。 同样考虑以上图所示的右旋下旋为例,当球从 A 点到 B 点运动时,一部分能量将用于提高各个质点的速度,还有一部分将会导致各个质点产生圆周运动。对于其中某一个质点,由于其具有向左运动的趋势,故必将在一个周期内完成一次完整的圆周运动,因此必然会产生沿半径方向的位移,由此产生向下的动量,进而使整体质量产生向下的加速度,从而推动球体向下运动。同时,由于各个质点的转速不同,产生的力矩大小各异,使得小球最终的运动方向略有偏移(往右偏),形成了旋转。 当然,在击球过程中由于球与球拍之间存在间隙,且不可能完全一样,因此实际上转动的幅度会小于上述分析的结果。

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