为什么乒乓球又回来了?_乒乓球论文

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我们曾看到打乒乓球的人玩乒乓球,他用手指把放在球台上的乒乓球的后半部一压,球从手指下滑射出去,同时向后高速旋转着。当球前进到一定距离时,又飞快地转回来。这是什么原因呢?

我们来分析一下:设手指对球的作用力为F,F的作用效果一是使球获得平动初速度v[,0],二是使球产生向后转的力矩,使球获得初角速度ω[,0],球是连滚带滑的向前运动(如图1)。这时, 改变球的运动状态的外力就是方向向后的滑动摩擦力f=μmg,μ是滑动摩擦系数(如图2)。由于滑动摩擦力的作用,球质心的速度越来越小,其加速度

要使球在停止前进后能转回来,应有ω〉0,即

ω[,0]-3v[,0]/2R〉0 ω[,0]〉3v[,0]/2R (2)

(2)式就是玩乒乓球时球能转回来所必须满足的条件。 所谓没能玩成功,就是球停止之前,向后转动的角速度已经为零,即球已经不向后转动了,当然也就不会转回来。

由(2)式可知:球的平动速度越大,所需的转动角速度ω[,0]也相应越大;对于半径R越大的球实现往回转的现象越容易;系数3/2 是球壳的转动惯量带来的,对于实心球,这个系数是5/2,所以用实心球,例如玻璃弹子球实现起来就显得困难得多。另外,由(2 )式还可以看出,这一现象的实现与球的质量、球台面的摩擦系数均无关(当然,理想情况除外)。大家在电视上看到的艺术体操运动员将呼啦圈向前抛出去又转回来的技巧,和玩乒乓球的道理是相同的。

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