理论力学小论文

-是乒乓球与自旋技术分析摘要力学的基本受力分析原理、动量定理、伯努力定理从不同方向的乒乓球旋转原因、不同力打乒乓球的旋转特性，发现用不同方式、手法打乒乓球有不同的旋转效果。关键词受力分析旋转原理旋转分类相加方法1基本理论知识1.1动量定理物体的运动量的增加等于Ft= mv，其是物体所受到的力相对于时间的累积作用。 质量不变力作用于物体的时间越长，物体的运动量越大，即速度v越大。1.2摩擦力如果具有恒定摩擦系数的两个物体接触并产生压力，则产生阻碍相对运动或相对运动倾向的力的力的摩擦力的大小F= FnFn表示正压力的大小。1.3角动量定理质点的角动量定理可以表现为质点对固定点的角动量对时间的微商作用于该质点的力对该点的力矩相等。 对于质点系，因为其中各质点间相互作用的内力遵循牛顿的第三定律，所以质点系的内力对任一点的力矩都为零。 利用内力的这一特性，质点系统相对于角动量定理质点系统的任意固定点o的角动量对时间的微商等于作用于该质点系统的各外力对o点的矩的矢量和。因此，描述质点系统整体的旋转特性的角动量仅仅是与作用于质点系统的外力有关的内力是不能改变质点系统整体的旋转状况的。1.4伯努力定理理想的正压流体是表现在有势力的体力的作用下，将稳定运动时的运动方程式欧拉方程式沿流线积分得到的运动流体的机械能保存的方程式。 d .因伯努利于1738年提交而得名。 重力场中的非压缩均质流体方程p gz 1/2pv=常数式中，p、v分别为流体压力、密度，速度z为铅垂高度g为重力加速度. 上式的各项表示单位体积流体的压力能p、重力势zz和动能1/2pv沿流线运动的过程中总和不变，即总能量保存。 然而，各流线之间的总能量，即上述方程式中的常数值可能不同。 气体可忽略的重力方程简化为p 1/2pV常数(p0)各项称为静压、动压、总压。 流动中速度增加压力减小速度减小压力减小速度减小压力为零时最大(理论上必须等于总压力)。 飞机翼产生提升力的原因是下翼面的速度低，上翼面的速度高，压力小，合力向上提升。 这是伯的努力定理。双转球的原理分析乒乓球的加旋转种类多种多样，打出的效果也大致分为上下旋转球和侧旋转球。 以下，以上旋转球和下旋转球为例，对于侧旋转球，理论上分析了从上下旋转球的铅垂方向偏离铅垂方向的左侧或右侧的角度的分析的原理相同。 我们将分析过程分为发球阶段、飞行阶段、落地阶段和接球阶段4个阶段，进行更好的分析和理解。2.1发球阶段2.1.1力矩和球的旋转如图1所示，对物体施加超过重心“o”点的推力，物体只能向力的方向平移。 对物体施加偏离重心“o”点的力，物体在f的作用下平移和旋转。 其旋转效果由f对o点施加的矩的大小决定。 因此，旋转乒乓球有给球以不通球心的力量的作用。2.1.2摩擦力和球的旋转前面的分析表明，旋转球的关键是作用于球的力不能通过球心这一力量来源于球拍对球的摩擦力。 如图2所示，一边击球一边使球相对运动，就会产生摩擦力。 在打球拍的瞬间向上拉球拍，球受到f弹和摩擦力f两种力，f越过中心，无力矩的球在f的力的作用下向前飞去，同时f接触球使球逆时针旋转的效果就是乒乓球运动中的顶球。同样，在拍球拍的瞬间将球拍向不同的方向拉，球会产生不同的方向，与球接触的摩擦力实际上是乒乓球运动中的切、切、拾、拉、带、拉等技术动作，在球拍与球接触的瞬间，球拍与球产生横向相对运动2.2飞行阶段我们以上回旋和下回旋球为例，分析了上回旋球使球做前旋运动向对方飞去，变成车胎。 因为空气具有一定的粘性，所以乒乓球旋转时，空气与球面摩擦旋转的球带着周围的空气层旋转。 如果上旋球如图3的左侧所示，乒乓球一边向左运动一边继续逆时针旋转，则空气流相对于乒乓球向右流动的速度为v，并且球周围的空气旋转，从而使带逆时针旋转。 这样球体上方的空气除了向右平移外，与向左旋转的方向相反的球体下方的空气除了向右平移外，向右旋转的方向也相同。 因此，乒乓球下空气的流速v大于乒乓球上空气的流速u。uv形球图1uv形球下弧立即下落，就会形成上旋球。其轨迹如图1轨道1所示上旋球的特点是飞行宽度超过网弧根据伯努力定理，气体和液体中流速越大的位置，压力越小，乒乓球下面的压力越小，上面的压力越大，所以乒乓球受到的空气压力的方向越向下。 乒乓球向下的空气压力和向下v的重力合力方向向下，比重力的作用大滚球就是把滚球的运动转向对方。 如图3右侧所示，如果乒乓球一边向左运动一边继续顺时针旋转，则气流一边相对于乒乓球向右以速度v流动，一边围绕球的空气也旋转，带子顺时针旋转。 这样，球体上方的空气除了向右平移外，向右旋转也是同一个球体下方的空气除了向右平移外，向左旋转也相反。 因此，乒乓球上的空气流速v下的空气流速u，根据波吉定理，球下的压力比强上的压力小的是球承受上的压力。 这样一来，向上的气压和向下的重力和气压的合力方向是向下的，但是能够以比重力小的大小形成下旋转球。 下旋球的特征是，由于在空中飞行的时间长，飞行距离越过网弧小到落地后的反弹比不旋转的球要低。旋转的乒乓球在飞行中重力和压力差产生的压力通过球心时，对球的力矩为零，抵抗力矩被忽略时，乒乓球的合力为零。 根据角动量定理，因为合力矩为零的乒乓球旋转的角动量不变化，所以直到球落入对方的球台，力作用于球台为止旋转特性不变化。2.3落台阶段以下的旋转球为例，球落下时，球的旋转力沿水平方向作用于台面的前方，台面施加于球的旋转反作用力如图4所示朝向后方。 该力使球只增加后方的速度u，球的反射速度Vn为v (这个速度是乒乓球和桌面的理想碰撞中的反射速度和V0满足动量守恒定理)。 球的旋转力强，球自身的前进力小的话，球台对球施加的后方反作用力比前进力大的话，球就会掉下来反弹回来。 转数相反的上旋球落台的受力情况和反弹效果与下旋球相反反弹后，球沉入舞台下面这里不作说明。2.4投接球阶段上旋球触拍的受力情况球以相对较低的旋转速度触拍时受到与此速度相反的摩擦力而产生的速度u和球不旋转时的反弹速度V0合成速度v反弹球时跳起，因此球容易从网中弹出。 旋转球与此相反，与球拍接触后反弹容易下沉，因此容易下网。以左下旋和左上旋为例，这种发球在比赛中最常见。 左侧上转弯时球拍球中右侧的偏下部被强力推向前方，同时向左上方摩擦，抵消球飞行的倾向，左侧下转弯时球拍球中右侧的偏上部稍微向后摩擦，抵消球下沉的倾向。球的力的大小是在运动量定理受到高速强旋转球时减少球，如何延长球与球拍之间的作用时间来延长作用时间，可以通过选择球拍并为球拍选择柔软的球拍来延长作用时间来减少力f。四.结论我们运用力学方法和理论知识，对加旋转乒乓球进行了受力分析和理论分析。 乒乓球比赛中常见的正旋球方式，