实心球力学原理分析文档
双手头上向前掷实心球的运动力学原理分析
体育学习的主要内容是技术操作性知识的学习，只有深刻理解了技术的科学原理，才能有合理技术的产生，才能进行为了发挥技术的最大优势而进行的身体素质训练，从而做到科学的教与学。[1]实心球教学也是这样，所以，我们有必要先对投掷实心球的运动学原理进行梳理与匡正。便于对教学实践中出现的问题加以对照与衡量。这也是本文的逻辑起点。
掷实心球的整个技术动作结构基本上可分为持球站位、引球预摆、最后用力和维持平衡四个部分[2]。从技术结构来看,可以看到它是一个近似物体斜抛运动，根
据力学物体斜抛运动方程：，决定实心球飞行远度S的
、实心球出手角度和实心球出手时的高度h，因素为：实心球出手时的初速度V
重力加速度g为常量[3]。以上公式计算的结果，并不是实心球实际飞行的水平远度，因为实心球飞行的水平远度，还受空气阻力、出手高度及投掷技术的影响。引用上述公式是为了说明投掷远度受以下方面的影响：
香蕉球的力学原理论文作业
百度文库- 让每个人平等地提升自我 常州大学 毕业设计（论文） （2010届） 题目从流体力学角度解释香蕉球 学生赵会 学号 学院（机械工程学院）专业班级（过程装备与控制工程101） 校内指导教师（袁惠新） 二○一三年六月
从流体力学角度分析“香蕉球”是怎么回事? 摘要：本篇文章是从流体力学的角度来对香蕉球这项足球技术进行解释和受力分析，完全不同于以往人们对于香蕉球主观感受上的理解，从科学的角度以及笔者个人踢球的真实感受和经历来说明了香蕉球是如何产生的，香蕉球的轨迹为何是弧线，如何踢出香蕉球等相关问题。 关键词：香蕉球伯努利原理流体力学马格努斯效应压强差 Analyse waht is the banana kick by using the hydrodynamics Abstract:This essay is about explain the so called banana kick in will talk about the details of reasons of how exactly the banana kick was produced and the principle of this kind of important of all,the writer will combine his own individual experience thorugh his soccer career and the Bernoulli principle’s vision to give a whole anwser to the question that what is the banana kick and the related questions. Key words:1banana kick 2 the principle of Bernoulli 3 hydrodynamics 4 MagnusEffect 5 pressure difference 1香蕉球是什么？（what is the so called banana kick?） 足球毫无疑问的是世界上最普及的第一大球类运动，也是我个人的一大爱好。我从四五岁便开始接触足球运动，一直踢足球到现在已经过去了16年。在我看来，踢足球最神奇的地方在于你起脚踢球的那一刹那，只需要去跟随感觉，顺其自然的去做就好了，无需多想。在打门的技术中，最令人意想不到和惊叹的便是香蕉球，伴随着一条诡异的弧线划过空中，调入球门的死角，这无疑是球场上最赏心悦目的进球方式了。我们经常可以在足球比赛中看到，多数情况下是在点罚任意球的情况下，面对对方防守队员组成的人墙和和守门员把守的的大门，踢直线球基本上属于无功而返，但如果提香蕉球就会改变比赛的格局，起脚后，皮球先是以一段弧线绕过人墙后，当所有人以为皮球就要飞出底线后，忽然，皮球又改变了方向，并从高处快速下落应声入门，这一切对于视线被人墙遮挡的守门原来说太过于突然，没有足够的反应时间去做出判断，只得眼睁
悠悠球案例分析
三年级综合实践课 案例分析 ------玩悠悠球长学问 活动时间:2002年5月 活动地点:尚义小学大教室 活动人物:尚义小学三（3）班全体学生 教师：付丽娅 活动目的： 最近，玩悠悠球在小学生中风靡一时，成了最时尚的游戏。有的学生整天沉迷其中，甚至课堂上也在玩，影响了教学秩序，也影响了学生学习，但却屡禁不绝，老师对此很伤脑筋。于是我就思考，悠悠球为什么竟会有这么大的吸引力？带着这个问题，自己也试玩了几回悠悠球，结果并不象事先想象的那样简单。而学生却能玩出很多的新奇花样，看来悠悠球的确有一些奇特。我由此得到启发：设计一堂综合实践活动课，通过玩悠悠球，激发学生自主探究学习悠悠球中的奥秘，使他们懂得知识无处不在，只要开动脑筋，通过玩玩具也可以长学问的道理；同时通过学生之间的讨论，正面引导学生认识和正确处理课余娱乐和课堂学习之间的关系。 活动内容： 活动内容大致分四部分。 首先激发学生兴趣。提出问题：“最近同学们最喜欢玩的玩具
是什么呀？”让学生自发回答，然后老师提议和大家一起玩悠悠球。在玩的过程中，学生玩得很投入，且还变换出许多的花样。在让大家尽兴以后，我请各组推出“悠悠能手”上台表演，并要求给各自的玩法取名，“悠悠能手”取名不雅或不准确的，我请其他同学出主意，给重新起个恰当、文明的名字，以此锻炼学生观察事物并准确描述、简约概括的能力。学生们开动脑筋，起了很多生动、形象、具有新意的名字，如“金字塔”、“摇篮”、“猴子爬树”等等。接着，请“悠悠能手”简单地介绍自己的玩法和诀窍。 趁着大家热情高涨的时候，我提出了问题：“大家在玩悠悠球的时候，有没有发现什么问题？为什么有的同学玩得这么好？究竟是什么原因，大家思考过吗？” 根据学生不同的情况，他们会提出不同的问题。这个班提出这样一些问题： “为什么悠悠球会处于睡眠状态？” “悠悠球的绳有什么作用？” “悠悠球里有离合器等好多东西，都有什么作用？” “悠悠球为什么能在绳子的顶端旋转？” “悠悠球为什么是圆的？可不可以是其他形状？” “悠悠球是谁发明的？”等等。 在这个时候，我揭示出题目：“玩悠悠球长学问。”“大家提出了这么多精彩的问题，我和大家一样，对这些问题也很好奇，我们
溜溜球的秘密
溜溜球的秘密 陈晨金坛市华罗庚实验学校三（2）班 你玩过溜溜球吗？小小的溜溜球，在一跟线的牵引下，像着了魔似的，随着手的张弛，溜溜球转个不停，真好玩。 溜溜球是应用能量转化的原理来玩的。实验室里，大都有演示动能和势能相互转化的滚摆。演示时，先用手捻动滚摆的轴，使悬线缠在轴上，滚摆上升。滚摆上升到顶点的时候，具有一定的势能，这时松开手，摆就会旋转着下降，势能随着它的下降而逐渐减少。旋转越来越快，动能逐渐增加，这个过程中，势能转化为动能。当悬线完全伸开，滚摆在惯性作用下，继续旋转，它又开始绕线上升，在上升过程中，旋转越来越慢，动能减少，势能增加，动能又转化为势能。如果没有阻力作用，滚摆可以上升到原来的高度，滚摆将没完没了地重复上述过程，动能和势能相互转化。但实际上，由于阻力的作用，要消耗一部分能量，滚摆上升的高度将逐渐降低，最后停下来。溜溜球的原理是与滚摆是完全相同的。 溜溜球有两个球冠，它们相当于滚摆的摆轮。球冠之间是一根细轴，线就绕在这根轴上。如果你的手提着线的一端，球在重力作用下，便旋转着下降。作如同滚摆一样的运动。由于溜溜球两个球冠之间的间隙比较小，线与间缝两侧的摩擦阻力比较大，所以损失的能量比较多，球会很快停止下来。那么怎样才能使溜溜球转个不停呢？我们可
以人为地给它增加能量。在线释放完的瞬间，提线的手，轻轻地用力向上提一下，球被提升到一个高度，线松弛，旋转的球使松弛的线缠绕在轴上，而不减少动能。当线张紧时，球继续边上升边绕线，直到动能全部转化为势能为止。如此重复上述动作，溜溜球就能不停的运动下去。玩的时候，提线的时机非常重要，如果时机掌握不好，就会扰乱它的正常旋转，而旋不起来。通过反复练习，便能掌握要领。熟练之后，还可以平着抛出去，或者向上抛，可以随心所欲地去，十分有趣。 当你明白了溜溜球的结构和原理，不妨自己动手做一个，只要有两片圆木片和一个细木轴就可以了。圆木片，可以从直径6厘米左右的圆木棒上，锯下两片大约1厘米厚的薄片，磨光滑；细木轴，可以在直径1厘米左右的圆木条上锯下0.5厘米长一截做成。然后把两片圆木片钉在轴两端，轴处于木片的中心位置，再在轴上栓一跟1米长的线，就做成了。 指导老师：王波
溜溜球的力学原理
溜溜球的力学原理 引言：源于美国,近年来风行于我国青少年学生,许多人都为其能够自动上爬而感到神秘莫测,大学生们也深感好奇,爱不释手。然而,如果老师能够抓住时机,正确地加以引导,让同学们利用已学过的力学知识分析其中的原理,学生的学习兴趣将会上升到一个新的高度,对于培养学生研究实际问题!解决实际问题的能力也大有益处。 溜溜球有一对圆盘,直径 一般为58-65mm,塑料或硬卡 纸制成;中间为一段圆柱状空 芯薄壁中轴,直径一般为 8mm,长约为3mm。圆盘粘在 中轴两侧,然后在轴上中点处 钻一小孔,系上1m长细绳,并 在细绳的另一端系上圆环. 中轴为一空芯薄壁圆柱,半径为r,质量为m1,中轴两侧为一对薄片圆盘,半径为R,每个圆盘的质量为m2。设溜溜球的整体质量为m,则有m=m1+2m2 (1) 溜溜球对通过其质心C的转轴z的转动惯量J为 J=m1r2+2m2R2/2=m1r2+m2R2 (2)
为了分析方便,1、假设溜溜球下落的初始速度为Vco=0,初始转速度ω0=0;2、假设细绳是完全弹性体(即不考虑球体转向时平动动能的损失);3、暂不考虑空气的阻尼和细绳的摩擦阻力;4、忽略细绳的质量。溜溜球的运动可看成整个球体随质心C在垂直方向上的平动和绕通过质心的转轴Z的转动的迭加。如图2所示,假设溜溜球在“上爬下走”过程中,细绳的张力为T,重力加速度为g,质心加速度为ac,转体所受合外力矩为Mc,角加速度为B.对于平动由质心运动定律得, Mac=mg-T (3) 对于转动由转动定律得, Mc=JB=Tr (4) 因为溜溜球在运动过程中仅有转动,所以其质心加速度ac与中轴和细绳切点处的切向加速度a t相等, 即a c=a t.由于a t=rB,故有,a c=rB (5) 如图3所示,根据S=12at2可计算出溜溜球单程 式中H为溜溜球单程运动的高度。 根据v2-v02=2as可计算出质心C下落的速度V
悠悠球的理论力学分析
悠悠球的简单力学分析及讨论 假设悠悠球的质量为m ，对质心的转动惯量为。细绳长为，不计形变及质量。轴承摩擦系数为μ，内外半径分别为，细绳全部缠绕在轴承上时半径为R，忽略轴承的质量及转动惯量。假设悠悠球进行一个简单运动：以一定初速度被甩出，方向竖直向下，到达底端经过一段时间的睡眠后收回。下面分五个过程进行定量计算。（图均为过质心的截面图）过程分析 1.设出手的过程人做功W，该功量全部转化为悠悠球的动能，使其绕瞬心O点定轴转动， 角速度。由动能定理： 得： 后面的计算并不用到这个角速度，这里只是定量分析一下能量转换的关系。
2.此后悠悠球在重力的作用下加速下落，运动方式类似纯滚动。随着细绳逐渐被抽出， 缠绕的细绳越来越接近球的中心，其角速度迅速增大。忽略空气阻力及一切能量耗散，设在细绳完全抽出的瞬时角速度为。由动能定理： 得： 其质心速度 3.此时细绳会突然急剧张紧，在极短时间内产生一个竖直方向的冲量，使得悠悠球质心 速度变为零，平动动能耗散为其他形式的能量，这就是物理中所学过的“范性过程”。 规定向下为正，其冲量为： 同时，由于轴承不完全光滑，该过程轴承对悠悠球的冲量矩为（类比小球与粗糙平面的斜碰撞，平面对其的切向冲量为法向冲量的）：
设范性过程结束时悠悠球角速度为动量矩定理： 得： 4.此后由于悠悠球离合器中的钢珠受很大的离心力的作用，压缩弹簧使离合器打开，悠 悠球绕质心作定轴转动，并且角速度在摩擦力矩的作用下逐渐变小。由动量矩定理有微分关系式： 即 积分，初始条件 可见随时间线性减小。当其减小到离合器的临界角速度时，钢珠的离心力和弹簧 作用的压力相互平衡。只要继续减小，离合器就会卡住轴承从而使悠悠球沿细绳 向上运动，达到“收球”的目的。设经过时间T达到离合器临界角速度，代入上式有
物理论文——基于悠悠球中的物理原理
基于悠悠球中的物理原理 机械91 2009010411 周斌 2010年12月26日
摘要；悠悠球作为一种休闲玩具曾经风靡一时，深受中小学生喜爱和追捧。作为一个类似陀螺仪的玩具，悠悠球中包含着许多复杂的物理原理。悠悠球分为有离合器和没有离合器两种，两种的原理各不相同。有离合器的运用了惯性离心力和弹簧弹力的关系，没有离心力的运用了轴承两侧与绳子的摩擦力。 关键词：离合器惯性离心力弹簧弹力 正文： 悠悠球的基本原理就是将重力势能转化为转动动能，回收时又由转动动能转化为重力势能。悠悠球的运动过程分为三个阶段：投掷阶段，睡眠阶段和回收阶段。 一、投掷阶段 在投掷阶段，玩家拉着绳子的一头将悠悠球用力往下扔，悠悠球的质心做曲线运动（或者竖直方向上的直线运动），同时球的其他部分围绕质心做定轴转动。最后质心稳定，静止，绳子的拉力与球 所受重力平衡，球做定轴转动，这就进 入了睡眠阶段。 二、睡眠阶段 在睡眠阶段，对于有离合器的悠悠 球，如右图所示，离合器中有两块卡子， 每块卡子上面套着两个钢球并且连结着 一个弹簧，当溜溜球的转动速度足够时， 钢球的惯性离心力就会大于弹簧的弹 力，离合器的卡子会松开，使球体和轴 分离，令溜溜球能保持空转，即产生睡眠状态；球的转动速度下降后，钢球的惯性离心力就会小于弹簧的弹力，离合器的卡子会重新夹紧轴部，使溜溜球无法空转而回收。
下面计算悠悠球产生睡眠状态需要的角速度和开始抛出时最小速度 1. 角速度 简化模型，如右图所示。 考虑上面一个卡子，两钢球的质量为 , 轴心到两钢球圆心连线的距离为, 两钢球 圆心距离为 ,弹簧的弹劲系数为，悠悠 球半径为，连结钢球和弹簧的曲杆质量不 计，弹簧质量不计。 假设初始时弹簧压缩量为 ,当悠悠球以角速度旋转时，受力情况如下右图。 受力分析： 球1受到惯性离心力 ,重力 球2受到惯性离心力 ,重力 其中在水平方向上的分力大 小相等方向相反，即 在竖直方向上 卡子恰好使球体和轴分离时满足
溜溜球力学现象
溜溜球中的力学现象 何超051893 hicy5627@https://www.360docs.net/doc/0d17460961.html, 地址：上海市同济大学1239号邮编：200092 摘要：讨论溜溜球上下来回沿绳滚动的原理，并建立模型进行定量分析。 关键词：溜溜球，运动过程 主要内容： Yo-Yo，又名溜溜球，最早起源于中国，被称为第二古老的玩具。溜溜球的基本结构可视为一个两端大中间小的短绕线轴，将溜溜球释放后它的轴将沿着绳做来回滚动。 本文将就溜溜球竖直释放后的上下来回运动进行研究。 溜溜球能够沿绳上下来回运动的基本原理是：假设在理想状态下，当球沿绳滚动时，由于球与绳的接触处无相对运动，绳的拉力不做功，主动力只有重力，溜溜球机械能守恒。绳的拉力不过溜溜球的质心，它改变了溜溜球对质心的动量矩，而重力与绳的拉力一起改变溜溜球的动量。当溜溜球运动到绳端时，绳的拉力产生变化。由于球轴半径相对绳长可忽略，所以此时绳端可视为静止。于是绳对溜溜球突加一个冲量改变了溜溜球质心的运动方向。且这个变化的拉力作用方向可近似看成通过质心。于是它不改变溜溜球对质心的动量矩。由于机械能守恒，球质心将以与原来大小相等方向相反的速度沿绳向上运动。
下面具体分析运动过程。 为分析方便，忽略绳的质量和直径。设溜溜球的质心与形心重合。溜溜球中间轴的半径与绳长相比极小。绳一端与轴紧密连接，无相对移动。 首先讨论理想状态。 忽略一切阻力与摩擦，将绳不与球相连的一端固定。绳、球系统机械能守恒 取m 为溜溜球质量，g 为重力加速度，r 为球中间转轴半径，ρ为溜溜球回转半径，c J 为对质心的转动惯量，2ρm J c = l 为绳长。 滚动过程中小球以与绳相切的一点为瞬心做类似纯滚动的平面运动。 静止释放溜溜球。取?为广义坐标。以向下为质心运动正向，顺时针方向为角速度正向。 动能2 22 121ωc J mv T += ?==?ωr r v 势能mgy V -=（取绳的固定端为重力势能零点） 0)2121(222=-+?mgy m mv d ?ρ ? 02 2=-+?????dt mgr d m d mr ???ρ?? 解得球运动的角加速度2 2ρ ?+=? ?r gr 质心运动加速度??=?r a 由于质心速度方向改变时没有机械能损失，所以在理想状态下溜溜球将永远不停上下运动。 但是实际有损失。为具体分析该情况下的运动情况，假设球每下上一次机械能损失km gl 10≤≤k （包含了各种原因造成的损失），且损失集中在质心运动到绳下端，运动方向由向下变为向上时期，沿绳运动期间无机械能损失。 溜溜球无初速释放。 1．球沿绳向下运动到刚达绳端过程
溜溜球的力学原理
溜溜球的力学原理 杭州公益中学竺叶澍表面看来，YO-YO球只是个极为简单的玩具：无非就是一段绳子连着一个线轴。但一到行家手里，它就变得异常奇妙。熟练的YO-YO球玩家能让YO-YO球向各个方向飞出，悬停在半空中，然后迅速收回掌内。这些东西就仿佛有了生命！ 这看起来像在变戏法，其实只是利用了物理原理。无论是传统溜溜球，还是近年出现的精密自动YO-YO球，都清晰展现出基本的科学原理。 1 构造及其设计的原理 现代YO-YO球于20世纪20年代从菲律宾传入美国（见下图），其绳子只是环绕在轮轴上。 （图为YO-YO球的构造图,一 对薄片圆盘,直径一般为 54-75mm,厚为10mm,塑料或 金属制成;中间为一段圆柱状空 芯薄壁中轴,直径一般为2mm,长约为20mm。圆盘通过螺帽和螺丝固定在中轴两侧,然后在轴上套上细长绳,并
在细绳的另一端打上一个圆环。） 最初的YO-YO球在设计时是将绳子紧系在轮轴上。而现代溜溜球只是让绳子环绕在轮轴上，这样溜溜球就能“悬停”。 无论哪种YO-YO球，玩家都会把绳子紧紧缠绕在轮轴上。溜溜球在玩家手中时，具有一定的势能。这种势能分为两种不同形式：YO-YO球被持在空中，因此具有落向地面的势能。 绳子环绕着YO-YO球，因此放线时有旋转的势能。 玩家投放YO-YO球时，上述两种形式的势能都会转化为动能。YO-YO球的线轴垂直落向地面，形成一定的线动量（直线中的动量）。同时绳子展开、线轴旋转，形成角动量（旋转的动量）。 当YO-YO球到达绳子底端时，就不能继续下降了。但由于它还有很多角动量，因此会继续旋转。 旋转运动让YO-YO球获得陀螺稳定性。物体旋转时外力会随物体本身一起移动，因此物体能抵抗对转动轴的改变。例如，如果在转轮顶端的某点推一下，当这个点移到转轮前端时，施加的力依然存在。受力点继续移动，并最终对转轮的底端施力，从而与最初施加在顶端的力自行抵消。因此，只要YO-YO球的旋转速度够快，就能使其转轴与绳子保持垂直。 如果按最初的设计将绳子紧系在轮轴上，那么旋转的轮轴就会抓紧绳子并开始重新绕线，YO-YO球也会沿绳子向上攀回。YO-YO 球重新绕线产生的摩擦力会损失能量，因此玩家必须稍稍拖曳绳子补偿能量。
香蕉球的力学原理论文
浅谈“香蕉球”的力学原理 摘要本文从绿茵场上神秘莫测的“香蕉球”谈起，运用基础的物理知识———动力学对球的运动和受力进行分析。然后从流体力学角度分析了“香蕉球”产生的原理，介绍了与之相关的马格努斯效应；接着以弧圈球等为例，说明流体力学与人们生活密切相关。 关键词香蕉球；伯努利;旋转；流体力学；马格努斯效应；弧圈球 正文 1、前言 假使你是个足球迷的话，一定见到过这样的精彩场面：向对方球门发直接任意球时，守方球员五、六个人排成一字“人墙”，企图挡住攻入球门的路线，而攻方的主罚球员却不慌不忙，慢慢走上前去，把球放正位置，然后起脚一记猛射，只见球绕过“人墙”，眼看要偏离球门飞出界外，却又转过弯来直扑球门，守门员刚要起步扑球，却为时已晚，球早已应声入网了。这就是颇为神奇的“香蕉球”。因为球运动的路线是弧形的，像香蕉形状，因此以“香蕉球”得名（见图1）。世界足坛球星普拉蒂尼就是一位善于踢“香蕉球”的能手，他主罚任意球时，往往使出“香蕉球”的绝招，常使对方守门员望球兴叹、防不胜防。那么他是不是有什么神奇的魔法？不，他不是靠魔法，而是靠科学，运动生物力学知识完全可以解开这个谜。 当人给球力的有个角度( 0 < α<90 ),就可以让球发生旋转,经过一定的位移后在风力的作用下球会呈弧线运动,而产生了“香蕉球”。在足球运动中,通过这样的球能让守门员防不胜防,达到进球的目的。 1伯努利原理 1. 1伯努利原理 要弄清楚这个问题,就得先了解一下伯努利原理。伯努利原理认为:“在流水或气流里,如果流速小,对旁侧的压力就大,如果流速大,对旁侧的压力就小。”足球队员用脚踢球时,只踢球的一小部分,把球“搓”起来,球受力,就发生旋转,而当球在空中高速旋转并向前飞行时,它属于刚体的一般运动,它包括了刚体的平移、定轴转动、定点运动等。作为一般运动的刚体上的任一点的速度,等于基点的速度与该点随刚体绕基点转动速度的矢量和。球的两侧一边速度大,一边速度小,相对讲,空气在球的两侧也就一边流速大,一边流速小。根据伯努利原理,球就受到了一个横向的压力差,这个压力差,使球向旁侧偏离,而球又是不断向前飞行着,在这种情况下,足球同时参与了两个直线运动,便沿一条弯曲的弧线运行了。 1. 2伯努利方程式（推导文章末） 伯努利方程式ρv2/2+ρgz + p = 常量,实际上是流体运动中的功能关系式,即单位体积流体的机械能的增量等于压力差所做的功。必须指出,伯努利方程式右边的常量,对于不同的流管,其值不一定相同。由方程可知,流速v大的地方压强p 小,反之,流速小的地方压强大。在粗细不均匀的水平流管中,根据连续性方程,管细处流速大,管粗处流速小,所以管细处压强小,管粗处压强大。从动力学角度分析,当流体沿水平管道运动时,其质元从管粗处流向管细处将加速,使质元加速的作用力来源于压力差。 1. 3伯努利原理在足球中的应用 (1) 伯努利原理是流体力学中的基本原理,流体运动速度越快,压力越小,且中的压
溜溜球的力学原理及运动过程分析
溜溜球的力学原理及运动过程分析 作者：杨全民文章来源：连云港师范高等专科学校学报点击数： 1498 更新时间：2008-8-24 摘要:本文阐述了溜溜球的力学原理,并对其运动过程进行了系统的理论分析,从中得出其平动为匀变速垂直运动,转动是匀变速转动。若考虑到转向时平动动能的损失及空气阻尼和细绳摩擦阻力的作用损失的机械能,实际操作中需要及时给予补充。 关键词:溜溜球;平动;转动;转向 溜溜球发源于美国,近年来风行于我国青少年学生,许多人都为其能够/自动上爬0而感到神秘莫测,大学生们也深感好奇,爱不释手。然而,如果老师能够抓住时机,正确地加以引导,让同学们利用已学过的力学知识分析其中的原理,学生的学习兴趣将会上升到一个新的高度,对于培养学生研究实际问题!解决实际问题的能力也大有益处。真可谓乐学之道。下面笔者就对溜溜球的力学原理及运动过程进行一些分析。 1 构造 图1为溜溜球的构造图,一对薄片圆盘,直径一般为58-65mm,厚为3mm,塑料或硬卡纸制成;中间为一段圆柱状空芯薄壁中轴,直径一般为8mm,长约为3mm。圆盘粘在中轴两侧,然后在轴上中点处钻一小孔,系上1m长细绳,并在细绳的另一端系上圆环。 2 游戏 游戏时,把细绳全部紧紧地缠绕在中轴上,用某一手指套住圆环。将溜溜球释放后它就会马上逆细绳缠绕方向转动,竖直下落逐渐解脱细绳的缠绕,直到细绳全部展开为止。随后,它又会自动顺着同一转动方向往上爬,使细绳重新缠绕在中轴上。当溜溜球停止转动后,随即又沿反方向摆脱细绳缠绕转动下落,然后上爬。下落,上爬,周而复始。只要制作得法,摆弄灵巧,溜溜球就会不停地转动起来,饶有趣味。 3 建立理想模型 中轴为一空芯薄壁圆柱,半径为r,质量为m1,中轴两侧为一对薄片圆盘,半径为R,每个圆盘的质量为m2。设溜溜球的整体质量为m,则有 m=m1+2m2 (1) 溜溜球对通过其质心C的转轴z的转动惯量J为 J=m1r2+2m2R2/2=m1r2+m2R2 (2) 为了分析方便,1、假设溜溜球下落的初始速度为Vco=0,初始转速度ω0=0;2、假设细绳是完全弹性体(即不考虑球体转向时平动动能的损失);3、暂不考虑空气的阻尼和细绳的摩擦阻力;4、忽略细绳的质量。 4 进行理论分析 溜溜球的运动可看成整个球体随质心C在垂直方向上的平动和绕通过质心的转轴Z的转动的迭加。如图2所示,假设溜溜球在"上爬下走"过程中,细绳的张力为T,重力加速度为g,质心加速度为ac,转体所受合外力矩为Mc,角加速度为B.对于平动由质心运动定律得, mac=mg-T (3) 对于转动由转动定律得, Mc=JB=Tr (4) 因为溜溜球在运动过程中仅有转动,所以其质心加速度ac与中轴和细绳切点处的切向加
常用的力学原理
常用的力学原理 1、力学的基本概念 力是改变一个物体静态或动态的推力或拉力。如打球，人对球施加了力，所以力是物体对物体的作用，力不能脱离物体而存在，只要有力的发生，就一定有施力物体和受力物体。如护士为病人翻身，改变卧位，则护士是施者，病人是受力者。力的大小可以用测力计来测量，在法定单位制中力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。力是有方向的，如重力的方向是垂直向下；浮力的方向是竖直向上；压力是挤压物体的力；张力则是外拉力。力与物体相交的一点为作用点。力的大小、方向和作用点，为力的三素。 2、杠杆作用 人体活动大部分是用杠杆原理来完成的。四肢构成杠杆装置，关节如同枢纽，肌肉的收缩为力的来源。根据杠杆作用的三个点位置的不同，将杠杆分为三类。这三个点即支点在杠杆转动时，固定不动的点；力点为力的作用点；阻力点为承受重量的点又叫重点。 （1）第一类杠杆（平衡杠杆）：支点位于力点与阻力点之间。例如人的头部在寰枕关节上进行后仰的活动，即属此类。寰椎为支点，前后两组肌肉产生的作用力分别用F1和F2表示，头颅的重量为阻力L。F1的力矩使头后仰，F2的力矩和L的力矩使头前屈。当后仰和前屈的力矩相等时，头趋于平衡。 （2）第二类杠杆（省力杠杆）：阻力点位于力点和支点之间，例如用脚尖站立时，脚尖是支点，足跟后的肌肉收缩（F）是作用力，体重（L）落在两者之间的距骨上。这种动作属于第二类杠杆。由于力臂较重臂长，所以用较小的力就可以支持体重，能够省力。 （3）第三类杠杆（速度杠杆）：力点位于支点和阻力点之间，所以力臂小于阻力臂，所需的作用力较阻力大。这种杠杆虽然费力，但能换来距离较大的移动，赢得较大的运动速度。 在护理工作中用镊子夹取用物就属第三类杠杆。人体活动中，用手臂举起重物时的肘关节运动，也属这类。肘关节是支点，支占上下的肱二头肌和肱三头肌，其作用力分别为F1和F2，手中重物为L。由于阻力臂比力臂长，所以要克服较小的阻力，要用较大的作用力。 3．力的分类 根据力的性质、效应的不同，力的种类很多，现仅将护理工作中最常应用的力，作简单的解释。 （1）压力：受力面上所承的垂直作用力。
香蕉球的力学原理论文作业
常州大学 毕业设计（论文） （2010届） 题目从流体力学角度解释香蕉球 学生赵会 学号 10403129 学院（机械工程学院）专业班级（过程装备与控制工程101） 校内指导教师（袁惠新） 二○一三年六月
从流体力学角度分析“香蕉球”是怎么回事? 摘要：本篇文章是从流体力学的角度来对香蕉球这项足球技术进行解释和受力分析，完全不同于以往人们对于香蕉球主观感受上的理解，从科学的角度以及笔者个人踢球的真实感受和经历来说明了香蕉球是如何产生的，香蕉球的轨迹为何是弧线，如何踢出香蕉球等相关问题。 关键词：香蕉球伯努利原理流体力学马格努斯效应压强差 Analyse waht is the banana kick by using the hydrodynamics Abstract:This essay is about explain the so called banana kick in hydrodynamics.We will talk about the details of reasons of how exactly the banana kick was produced and the principle of this kind of ball.Most important of all,the writer will combine his own individual experience thorugh his soccer career and the Bernoulli principle’s vision to give a whole anwser to the question that what is the banana kick and the related questions. Key words:1banana kick 2 the principle of Bernoulli 3 hydrodynamics 4 MagnusEffect 5 pressure difference 1香蕉球是什么？（what is the so called banana kick?） 足球毫无疑问的是世界上最普及的第一大球类运动，也是我个人的一大爱好。我从四五岁便开始接触足球运动，一直踢足球到现在已经过去了16年。在我看来，踢足球最神奇的地方在于你起脚踢球的那一刹那，只需要去跟随感觉，顺其自然的去做就好了，无需多想。在打门的技术中，最令人意想不到和惊叹的便是香蕉球，伴随着一条诡异的弧线划过空中，调入球门的死角，这无疑是球场上最赏心悦目的进球方式了。我们经常可以在足球比赛中看到，多数情况下是在点罚任意球的情况下，面对对方防守队员组成的人墙和和守门员把守的的大门，踢直线球基本上属于无功而返，但如果提香蕉球就会改变比赛的格局，起脚后，皮球先是以一段弧线绕过人墙后，当所有人以为皮球就要飞出底线后，忽然，皮球又改变了方向，并从高处快速下落应声入门，这一切对于视线被人墙遮挡的守门原来说太过于突然，没有足够的反应时间去做出判断，只得眼睁
自行车中的力学原理
自行车中的力学原理 00班王高旻 PB05000608 自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。它的出现距今已有百余年的历史。最早的自行车是由法国人西夫拉克发明的，它没有传动系统，靠两脚蹬地向前滑行，最快只能达到时速20公里。后来苏格兰人皮埃尔发明了前轮带脚蹬的自行车。第一辆现代意义的自行车出现在19世纪末的英国，后由传教士带入中国。据统计目前中国有大约五亿辆自行车。 左图为自行车的基本结构 1:前轮 2:辐条 3:花鼓 4: 前叉 5:前刹 6:钢索 7: 刹车及变速把手 8:车把 9:竖杆 10:车架 11:前变 速 12:车座杆 13:车座 14:后刹 15:货架 16:飞 轮 17:反光镜 18:后轮 19:后变速 20:脚撑 21: 气门 22:后轮 23:链条24: 轮盘 25:脚踏 26:曲柄*几个重要的概念： 传动装置：包括主动齿轮（轮盘）、被动齿轮（飞轮）、链条及变速器。 齿轮比：主动齿轮（轮盘）与被动齿轮（飞轮）的齿数之比； 传动比：齿轮比乘以后轮的直径； 传动行程：传动比再乘以圆周率即为传动行程，即每蹬踏一周单车前进 的距离。 *自行车运动力学 自行车运动是一种半机械化运动。人们应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙节省体能消耗，从而以充沛的体力，达到高效的运动 ·自行车传动 自行车是传动式机械，它的传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、链条及变速器等。齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。后轮运转实质在于：在链条传动下的飞轮带动后轮转动，飞轮与后轮具有相同的角速度，而后轮半径远大于齿轮半径，由线速度增大，提高了车速。 齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周，两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。 以g代表齿轮比，c代表主动齿轮的齿数，f代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：g=c/f 例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，即可求出齿轮比为: g=c/f=49/14=3.5 也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。
30个有趣的物理小实验及原理讲解
一、瓶内吹气球 思考：瓶内吹起的气球，为什么松开气球口，气球不会变小？ 材料：大口玻璃瓶，吸管两根：红色和绿色、气球一个、气筒 操作： 1、用改锥事先在瓶盖上打两个孔，在孔上插上两根吸管：红色和绿色 2、在红色的吸管上扎上一个气球 3、将瓶盖盖在瓶口上 4、用气筒打红吸管处将气球打大 5、将红色吸管放开气球立刻变小 6、用气筒再打红吸管处将气球打大 7、迅速捏紧红吸管和绿吸管两个管口 8、放开红色吸管口，气球没有变小 讲解：当红色吸管松开时，由于气球的橡皮膜收缩，气球也开始收缩。可是气球体积缩小后，瓶内其他部分的空气体积就扩大了，而绿管是封闭的，结果瓶内空气压力要降低——甚至低于气球内的压力，这时气球不会再继续缩小了。 二、能抓住气球的杯子 思考：你会用一个小杯子轻轻倒扣在气球球面上，然后把气球吸起来吗？ 材料：气球1～2个、塑料杯1～2个、暖水瓶1个、热水少许 流程： 1、对气球吹气并且绑好 2、将热水（约70℃）倒入杯中约多半杯 3、热水在杯中停留20秒后，把水倒出来 4、立即将杯口紧密地倒扣在气球上 5 、轻轻把杯子连同气球一块提起 说明： 1、杯子直接倒扣在气球上，是无法把气球吸起来的。 2、用热水处理过的杯子，因为杯子内的空气渐渐冷却，压力变小，因此可以把气球吸起来。 延伸： 小朋友，请你想一想还有什么办法可以把气球吸起来？ 三、会吸水的杯子 思考：用玻璃杯罩住燃烧中的蜡烛，烛火熄灭后，杯子内有什么变化呢？ 材料：玻璃杯（比蜡烛高）1个、蜡烛1支、平底盘子1个、打火机1个、水若干 操作： 1. 点燃蜡烛，在盘子中央滴几滴蜡油，以便固定蜡烛。 2. 在盘子中注入约1厘米高的水。 3. 用玻璃杯倒扣在蜡烛上 4. 观察蜡烛燃烧情形以及盘子里水位的变化 讲解： 1. 玻璃杯里的空气（氧气）被消耗光后，烛火就熄灭了。 2. 烛火熄灭后，杯子里的水位会渐渐上升。 创造： 你能用排空的容器自动收集其它溶液吗？ 四、会吃鸡蛋的瓶子 思考：为什么，鸡蛋能从比自己小的瓶子口进去？
悠悠球知识
悠悠按外观形状分为三大类: 球面型------手感好,外观美!---------------门外者 平面型------利于悠悠空转,玩花式!-----------学者 蝶翼型------便于做高难度花样!--------------玩家 悠悠球根据其构造不同，可分为三大类型，即整体型、轴承型和离合型，不同类型适合不同玩法。 整体型：适合初学者，其结构最简单，整体不能拆开，反弹时间快，多用于环状玩法。 轴承型：包括木质、尼龙、滚珠三种轴承，整体可拆分，绳子套在轴承上，能长时间空转。多用于绳子玩法和睡眠玩法，适合中、高级玩家。 离合型：能实现悠悠的自动复归，这些都是通过离合器的张开和闭合来进行的。适合初学者、中级玩家。溜溜球玩法介绍: 溜溜球的基本玩法可分为五种，每一种玩法都有其适用的球型及操控技巧。当然，除了基本玩法之外，随著技术、球种不断地改进，也出现不少跳脱原有玩法的新招式，甚至还有双人以上的搭配。各式基本玩法分别为： 一、单手摇摇线上玩法，此种玩法需配合溜溜球轴心
和绳子摩擦、缠绕的步骤，所以基础动作，并不列入线上玩法的范畴。初学者可用有自动回收系统的溜溜球练习，尤其使用较薄的球可以帮助日后上线的熟练度。 二、双手回旋玩法，简单来说就是双手各操控一个溜溜球，并让它做出「回旋技（Looping）」的玩法。传统的AA包括「双手Loop」、「双手前推逆向（Punching bag）」等玩法，如今已开发出许多另类玩法。初学者可以使用不会空转的溜溜球练习，在熟悉招式之后，再使用长时间空转的快打球。 三、双手线上玩法。由於此种玩法变化万千，又充满高超难度，现已吸引全球选手投入开发新花样。在练习此种玩法前，最好先练好Hyper 30招及单手职业级招式。 四、离线玩法。首先将绳子缠绕在培林上，然后在将球往上抛的瞬间使绳子自轴心抽离，培林便会自行转动，接著再将处於空中的球用绳子接住。 虽然这种玩法乍看有点类似扯铃，但实际上却不相同，有些动作是两者各自专属、不能共同达成。因为此种玩法极容易使球摔落到地面，因此建议初学者以有软胶保护的耐摔球种作为优先考量。 五、离线手法，又叫做「FH」，是一种高阶的玩法。
高尔夫力学原理
【10大高球电影】高球迷的必修课。1、《小小球童》2、《球场古惑仔》3、《重返荣耀》4、《帕特和麦克》5、《那些最伟大的比赛》6、《锡杯》7、《球童》8、《谁是你的球童？》9、《鲍比·琼斯：天才一击》 10、《跟随太阳》 链式反应指核物理中，核反应产物之一又引起同类核反应继续发生、并逐代延续进行下去的过程。当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热解作用从而产生自由基。自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。 高尔夫的挥杆原理是离心力和鞭打效应.；各个部位蓄势，然后在过程中释放，这样说不知道是不是容易理解，简单的讲，当你手腕上扬就是为了下压而蓄势，转体拧腰也都是同样的蓄势过程为了回转，而最后的击球，是这几个蓄势部位连续释放的过程；手腕暴发力完全由小臂挥动中肘关节锁定小臂突然止动而把放松的手腕依惯性猛然甩出而产生；离心力，指由于物体旋转而产生脱离旋转中心的力，也指在旋转参照系中的一种视示力，它使物体离开旋转轴沿半径方向向外偏离，数值等于向心力但方向相反。离心力为F=mω^2r（其 高尔夫的发力是一个身体的链式过程，一个力学过程，主要通过四个环节完成，即脚、胯、肩、手，即为动量传递，（线动量和角动量，网球为线动量)；动量（国际单位制中的单位为kg·m/s，量纲MLT^(-1)）表示为物体的质量和速度的乘积；p:动量m:质量v:速度；矢量。 脚要稳。因为所有的力都要通过脚得到地的反力，就是通常说的下盘要稳如盘石。 胯要转。转跨是高球最重要的一环，是力量的源泉，即为角动量。转跨一定要到位。什么是到位呐？可以这样理解，转跨是一个加速运动，F=ma，为得到最大的力F，需要提高加速度a。加速度是矢量。何为矢量哪？就是有大小、方向、作用点。 所以1,转跨要快，要有爆发力F；2，转跨要正，力的方向指向与站位成90度的正前方（动量为矢量，有方向）；3，转跨要到位，即转跨后身体重心要完全移到前脚位置，这是最重要的一环，也是职业和业余的最大区别。如没有移到前脚，试想，身体重心质量m相当于滞后，身体动量没有完成自后向前的转移，那么下一步的链式反应就打折扣了。完在这一点看似做的好，但我仔细想了想，还是看出了问题。他的收杆很漂亮，但总感觉有点怪怪的，是什么呐？对，挺肚，挺肚不是肚子大，而是转跨重心没有完全移到前脚的表现。打完的球路高、落地后滚动距离近，都是因为转跨时重心前移不到位。试想，杆已过去了，重心还在后，挺着肚子，肯定是个仰打。这种球倒旋强，在3000转，所以落地不往前滚。 肩要松。双肩作为一个整体转动，但要松弛。只有肩松，臂才能松。臂松是为形成击球时绳的鞭击效果，如果肩臂紧紧的直挺挺，力传到杆上必定是僵硬的。 手要甩。这点最不好选词。因为大家都说手不发力，你甩什么甩。但我仔细想，还是用甩比较合适。大家想一想，我们以前试体温，用的水银温度计，要甩。就是那个劲。大家可以试一试，如果你不抖腕，甩，温度计的刻度不会下去，你使多大劲也没用。完在这点上做的最不到位，杆头速度出不来。以上的链式反应是个力学过程，每部一定要做到位。做到位就是做充分，做充分就是每步尽量滞后，只有发力延迟才能达到通常说的杆头滞后。 以上的力学分析，非常初步。实际上，我们需要的不是杆头速度，而是杆头动量，FS，F为杆头击球的力，S为力的作用距离，即击球的目的是通过杆头动量对球做功，实现能力转换，使球获得最大的起飞速度，即FS=mV?2/2。关于这一点，大家可理解为，有时，我们说这人球击的扎实，像我队的高手朝东，那就是杆头与球的作用距离S远，或称作用时间长在起作用。
溜溜球原理
溜溜球原理 表面看来，溜溜球只是个极为简单的玩具：无非就是一段 绳子连着一个线轴。但一到行家手里，它就变得异常奇妙。 熟练的溜溜球玩家能让溜溜球向各个方向飞出，悬停在半 空中，然后迅速收回掌内。这些普通绳子和木头（或塑料） 就仿佛有了生命！ 这看起来像在变戏法，其实只是利用了物理原理。无论是传统溜溜球，还是近年出现的精密自动溜溜球，都清晰展现出基本的科学原理。 溜溜球的设计改进 一直以来，溜溜球都是广受欢迎、经久不衰的玩具。早在2500多年前，古希腊人就开始玩溜溜球，但也有证据表明，中国人在那之前就有了类似玩具。不管怎样，都证明溜溜球的历史非常悠久——除洋娃娃外，比其他任何玩具都古老。 岁月变迁，溜溜球的设计也几经修改。最初的设计是将绳子紧系于轮轴上，这种设计一直流行到20世纪初，而且在十八九世纪的欧洲风靡一时，当时还有过很多名字，如bandelore 、quiz 和L'emigrette 。 现代溜溜球于20世纪20年代从菲律宾传入美国（见下图），其绳子只是环绕在轮轴上。要理解这种差别的重要性，先看看两种溜溜球运用的物理原理。 历经数百年，溜溜球仍是广受欢迎的玩具。
最初的溜溜球在设计时是将绳子紧系在轮轴上。而现代溜溜球只是让 绳子环绕在轮轴上，这样溜溜球就能“悬停”。 无论哪种溜溜球，玩家都会把绳子紧紧缠绕在轮轴上。溜溜球在玩家手中时，具有一定的势能（位置能量）。这种势能分为两种不同形式： 溜溜球被持在空中，因此具有落向地面的势能。 绳子环绕着溜溜球，因此放线时有旋转的势能。 玩家投放溜溜球时，上述两种形式的势能都会转化为动能。溜溜球的线轴垂直落向地面，形成一定的线动量（直线中的动量）。同时绳子展开、线轴旋转，形成角动量（旋转的动量）。 当溜溜球到达绳子底端时，就不能继续下降了。但由于它还有很多角动量，因此会继续旋转。 旋转运动让溜溜球获得陀螺稳定性。物体旋转时外力会随物体本身一起移动，因此物体能抵抗对转动轴的改变。例如，如果在转轮顶端的某点推一下，当这个点移到转轮前端时，施加的力依然存在。受力点继续移动，并最终对转轮的底端施力，从而与最初施加在顶端的力自行抵消。因此，只要溜溜球的旋转速度够快，就能使其转轴与绳子保持垂直。（请参阅陀螺仪原理了解更多信息。） 如果按最初的设计将绳子紧系在轮轴上，那么旋转的轮轴就会抓紧绳子并开始重新绕线，溜溜球也会沿绳子向上攀回。溜溜球重新绕线产生的摩擦力会损失能量，因此玩家必须稍稍拖曳绳子补偿能量。