“脑洞老师”陪你过暑假 | 世界杯决赛在即!弧线球了解一下?
2018-09-12 17:32:12

一转眼暑假到了,学生党已经开启欢度假期模式。暑假究竟怎么过?“第一教育”特邀上海市民办平和学校一位“脑洞”非常大的物理老师:施恺珉,他为大家精心设计了既好玩儿又烧脑的物理小实验。


其中用到的实验道具都是日常随手可得,边动手边轻松get√知识点,妥妥地摆脱被作业支配的恐惧。


好玩的物理实验,每周一次,陪大家过一个脑洞大开的暑假!


分割线 箭头 动态

世界杯正如火如荼地进行,有关世界杯的话题一直刷爆朋友圈。今天我们也来蹭一下热点。


球赛中的连续过人、精彩短传配合都能让观众眼前一亮,不过相信最能留下深刻印象的就是那长距离的一脚远射。一锤定音的爽快,确非其它破门方式可比。



但是在空中飞行的足球,是怎么做到飞出一个弧线的呢?


这里就要提到“伯努利原理”了。


伯努利原理与弧线球

先简单介绍一下“伯努利原理”的内容:在流体(即为常规气体或者液体)中,流体的流动速度越快,压力越小,流动速度越慢,压力越大。


举一个更加容易理解的例子:试问同学A认真作业两小时,同学B手机抄题五分钟,谁更努力呢?很显然,越快越不出力,越慢越努力。


然后我们再回过头来看弧线球。我们拿“电视之星18”举例子。


当足球运动员想踢弧线球的时候,会使用脚的内侧接触足球。在脚推动足球的同时,利用摩擦力将球旋转起来,如下图所示。


让球前进一段很小的距离。因为距离短,所以可近似地看作直线前行。取球边上的两点A与B。当足球边旋转边前进后,A与B移动到了如下图所示的位置。


此时A点在向球的后方旋转,B点在向球的前方旋转,如下图中紫色箭头方向所示。


A点旋转方向与迎面而来的风方向一致,而B点旋转方向与迎面而来的风的方向相反。因此导致A点一侧的空气流动速度大于B点一侧的空气流动速度。根据“伯努利原理”可知,A点所受气压小于B点所受气压,足球就会沿向左弯曲的弧线运动。


在今年俄罗斯世界杯开幕赛上,俄罗斯狂进的五球中,就有一个定位球就是利用该原理踢出的弧线球。



跟施老师动手做机翼

同学们可能会问,“伯努利原理”在生活中有什么应用呢?


最大的应用就在飞机上。机翼的横截面大多上拱下平,空气被机翼分割成上下两部分以后,上部空气行程长,速度快,下部空气行程短,速度慢,所以机翼上部所受空气压力小,下部空气压力大。当上下压力差大于等于飞机自重的时候,飞机就能起飞了。


如果暑假有去美国游玩的同学,路过加州科技馆的话,请不要错过它二楼的升力体验。双手带上机翼模型,当迎面吹过来的风越来越大的时候,你脚下体重秤的示数会越来越小。


加州科技馆机翼模型


暑假暂时没有出门计划的同学也不用着急,施老师教你动手制作一个升力体验装置。


所需材料有:A4纸一张、吸管一根、细线一根及工具若干。


先将A4纸折成上拱下平的“机翼”样子。


然后剪下适合长度的吸管,将两端剪成开叉。


在“机翼”上下表面戳个孔,插入吸管。开叉的部分向外折,用胶带贴在“机翼”上。注意开孔的位置左右对称,并稍偏前方一点。


在“机翼”后方加装一个竖直的“尾翼”,起到稳定“机翼”的作用。


用细绳穿过吸管,双手各拉住绳子的两端并绷紧。


接下来只要奋力往前跑,或者像“小彩旗”那样拼命旋转自己,就可以看到“机翼”自己沿绳子网上“爬”了。


今天的趣味物理小制作就介绍到这里,我们下期再见。



施恺珉


教师简介:施恺珉,上海市平和学校物理教师。在十几年的教学过程中,坚信“物理是运用数学作为自己的工作语言,以实验作为检验理论正确性的标准”,经常带领同学们动手制作各种有趣的实验。让学生学习动手,并在动手中学习。



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