“腦洞老師”陪你過暑假 | 世界盃決賽在即!弧線球瞭解一下?

第一教育2018-07-19 05:14:11

一轉眼暑假到了,學生黨已經開啟歡度假期模式。暑假究竟怎麼過?“第一教育”特邀上海市民辦平和學校一位“腦洞”非常大的物理老師:,他為大家精心設計了既好玩兒又燒腦的物理小實驗。


其中用到的實驗道具都是日常隨手可得,邊動手邊輕鬆get√知識點,妥妥地擺脱被作業支配的恐懼。


好玩的物理實驗,每週一次,陪大家過一個腦洞大開的暑假!


世界盃正如火如荼地進行,有關世界盃的話題一直刷爆朋友圈。今天我們也來蹭一下熱點。


球賽中的連續過人、精彩短傳配合都能讓觀眾眼前一亮,不過相信最能留下深刻印象的就是那長距離的一腳遠射。一錘定音的爽快,確非其它破門方式可比。



但是在空中飛行的足球,是怎麼做到飛出一個弧線的呢?


這裏就要提到“伯努利原理”了。


伯努利原理與

先簡單介紹一下“伯努利原理”的內容:在流體(即為常規氣體或者液體)中,流體的越快,壓力越小,流動速度越慢,壓力越大。


舉一個更加容易理解的例子:試問同學A認真作業兩小時,同學B手機抄題五分鐘,誰更努力呢?很顯然,越快越不出力,越慢越努力。


然後我們再回過頭來看弧線球。我們拿“電視之星18”舉例子。


當足球運動員想踢弧線球的時候,會使用腳的內側接觸足球。在腳推動足球的同時,利用摩擦力將球旋轉起來,如下圖所示。


讓球前進一段很小的距離。因為距離短,所以可近似地看作直線前行。取球邊上的兩點A與B。當足球邊旋轉邊前進後,A與B移動到了如下圖所示的位置。


此時A點在向球的後方旋轉,B點在向球的前方旋轉,如下圖中紫色箭頭方向所示。


A點旋轉方向與迎面而來的風方向一致,而B點旋轉方向與迎面而來的風的方向相反。因此導致A點一側的空氣流動速度大於B點一側的空氣流動速度。根據“伯努利原理”可知,A點所受氣壓小於B點所受氣壓,足球就會沿向左彎曲的弧線運動。


在今年俄羅斯世界盃開幕賽上,俄羅斯狂進的五球中,就有一個定位球就是利用該原理踢出的弧線球。



跟施老師動手做

同學們可能會問,“伯努利原理”在生活中有什麼應用呢?


最大的應用就在飛機上。機翼的橫截面大多上拱下平,空氣被機翼分割成上下兩部分以後,上部空氣行程長,速度快,下部空氣行程短,速度慢,所以機翼上部所受空氣壓力小,下部空氣壓力大。當上下壓力差大於等於飛機自重的時候,飛機就能起飛了。


如果暑假有去美國遊玩的同學,路過加州科技館的話,請不要錯過它二樓的升力體驗。雙手帶上機翼模型,當迎面吹過來的風越來越大的時候,你腳下體重秤的示數會越來越小。


加州科技館機翼模型


暑假暫時沒有出門計劃的同學也不用着急,施老師教你動手製作一個升力體驗裝置。


所需材料有:A4紙一張、吸管一根、細線一根及工具若干。


先將A4紙折成上拱下平的“機翼”樣子。


然後剪下適合長度的吸管,將兩端剪成開叉。


在“機翼”上下表面戳個孔,插入吸管。開叉的部分向外折,用膠帶貼在“機翼”上。注意開孔的位置左右對稱,並稍偏前方一點。


在“機翼”後方加裝一個豎直的“尾翼”,起到穩定“機翼”的作用。


用細繩穿過吸管,雙手各拉住繩子的兩端並繃緊。


接下來只要奮力往前跑,或者像“小彩旗”那樣拼命旋轉自己,就可以看到“機翼”自己沿繩子網上“爬”了。


今天的趣味物理小製作就介紹到這裏,我們下期再見。



施愷珉


教師簡介:施愷珉,上海市平和學校物理教師。在十幾年的教學過程中,堅信“物理是運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的標準”,經常帶領同學們動手製作各種有趣的實驗。讓學生學習動手,並在動手中學習。



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