角速度達到什麼條件,桌球就能迴旋?

時間 2021-07-15 17:34:09

1樓:

當角速度大於乙個跟平動速度成正比的值,且桌球從足夠高的地方落下時,才能迴旋。

推導過程如下:

假設球的質量為m,轉動慣量為J,球的半徑為r,球跟球檯的接觸時間為t,球和球檯之間的靜摩擦係數為μ,這些都是常量。

而設球下落的高度為h,平動速度為v0,旋轉角速度為w0,這些是擊球時可以控制的變數。

參見我的這篇回答,

網球里平擊球,上旋球,下旋球在碰撞地面的瞬間發生了什麼?

對於擊球者來說,上旋球的平動速度向前,線速度向後,需要考慮二者合併之後的方向;而下旋球的平動速度和線速度都是向前的。那麼當下旋球觸台時,球底部相對於球檯的速度,為平動速度與線速度之和,即v0+w0*r,方向向前所以球的底部會受到來自球檯的方向向後的摩擦力f。

根據力的平移定理,這等效於乙個通過球心向後的力f,和乙個使球向前滾動的力偶f*r,於是球向前的速度減慢,下旋減弱。

關於摩擦力,有:

1、摩擦力正比於正壓力。

f=μF,其中F為球落台彈起時的正壓力。

根據動量定理,F=Δm*v/t;

球檯的衰減率為常量,所以Δm*v正比於球下落時的動量mv;

根據能量守恆,球下落時的動量mv與下落高度h的1/2次方成正比;

即在一定高度範圍內,摩擦力f大致正比於下落高度h的1/2次方;

為了讓球向後運動,根據動量定理,摩擦力的衝量必須大於球初始的平動動量,即ft>m*v0。

所以有h>c*v0*v0。c可近似地認為是某個可以算出的常數。

目前看來,摩擦力只跟球的高度正相關,跟旋轉沒有任何關係。那摩擦力豈不是可以通過增加高度來無限提高了?

2、摩擦力只阻礙相對運動的趨勢,而不改變運動方向。比如:

這位球員進球之後滑跪慶祝,不料靜摩擦力有點大,阻礙了他膝蓋與草皮的相對運動。但靜摩擦力最多隻會讓他的膝蓋原地剎車,而絕對不會讓他的膝蓋向後滑動,對不?

所以使球回跳還需要滿足乙個條件是:桌球彈起後,底部的線速度相對於球檯的方向必須保持不變——下旋球彈起來後必須還是下旋(假如球彈起後,向後回跳的平動速度為v,下旋的速度為w,還必須滿足wr>v)。

而根據動量矩定理,f*r=ΔJ*w/t。

也就是說,摩擦力產生的力偶f*r必須小於J*w0/t,否則彈起後球的角速度就變成了負數,那就是個上旋了,這跟球向回跳的假設就矛盾了。

由f*r所以,想讓球產生回跳,光靠增加高度來提高摩擦力可不行,旋轉的強度決定了可用摩擦力的上限。

與第1條中的計算結果聯立,則可知,w0>C*v0,其中C為某個可以算出的常數。

結論:

球受球檯的摩擦力大小由高度和旋轉共同決定,光高不轉不行,光轉不高也不行;

使球回跳所需的最小角速度正比於球的平動速度(以及球回跳時的平動速度),所需的最小高度正比於平動速度的平方;

所以想讓下旋球回跳,擊球時高度越高越好,下旋越強越好,球速越慢越好。

2樓:AYM

最近剛會發迴旋球,悟出其中的道理。我認為迴旋的關鍵不在於桌球旋轉的角速度,關鍵在於桌球向前運動的速度。發球摩擦時板型平行於地面或者向自己身體勾一些,注意往前的力不能大,要很小,第一跳要近網。

這樣因為桌球前進的速度很小,即使是很弱的下旋也可以抵消前進的速度,可以達到二跳之後直接往回走。

角速度方向為什麼垂直於轉動面,角度不是在麵內變化嗎,麻煩不要直接回答右手螺旋法則,謝謝。?

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