趣聞:打籃球的5個物理原理你知道嘛?

1、任何時候起跳,71%的時間你會停留在跳躍的上半段。

趣聞:打籃球的5個物理原理你知道嘛?

一般人可能會認為起跳時上半段和下半段的滯留時間應該是一半對一半。請再思考一下這個問題,在離開地面的那一剎那你身體的速度達到最快,隨著你慢慢升高你的速度漸漸下降,直到你達到跳躍最高點,這一瞬間你的垂直方向速度為零。過了這個瞬間你的下跌速度開始增加,直到你重新落地速度歸零。因為跳躍上半段是全程中速度較慢的一段區間,在這段距離停留的時間更長。

時間有多長?要算出這個數字,我們需要知道物體從靜止狀態下落的時間取決於離地距離的平方根。計算物體下落到1/2高度的時間,只要將離地距離(1/2)開平方,也就是71%!

2、帶球上籃或移動中射籃時,運動員需要將自己的速度加上籃球拋出的速度。

現在想象一個人以勻速騎車直線前進,他沿垂直方向將籃球拋向空中,籃球離開他的手後,球和車依然以相同速度前進。

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3、後旋球在回彈時喪失能量更多,更容易彈入籃筐。

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籃球運動員要學會不用手掌而用指尖投籃。這種投籃方式更易於抓球,但更重要的原因在於,用指尖投出的籃球會自然而然向後旋轉。NBA歷史上最偉大的教練之一,人稱“紅衣主教”的阿諾德·奧爾巴赫說後旋決定了射籃。

“指尖有助於帶動後旋,射出的球力道更綿軟,“幸運”程度也會提高。球命中籃筐後停住就是不錯的後旋球。有些人說這是運氣好,那為什麼所有偉大的射手總是能投出這些所謂的好運球?”

奧爾巴赫的理論建立在角動量守恆之上,籃球離開運動員手中後仍然會以相同的速度旋轉。那麼為什麼後旋會有利於射籃呢?

要弄懂其中的原因,首先要想象一個不旋轉的籃球。籃球碰到籃筐後受到籃筐的摩擦力作用,同時與籃筐的碰撞會削弱球的能量,讓球速度變慢。

現在請想象一個後旋球。球的運動是兩個方向運動的疊加——一方面球的中心部分在空中飛行,另一方面球圍繞球中心旋轉。兩者相加,球的底部移動速度居然比之前更快。

這次,當底部觸到籃板時,碰撞的速度比前一次更大。球受到比之前更大的摩擦力,喪失的能量更多,球的速度大大降低。從球員的角度看來,籃板附近的球越慢越容易彈進籃筐。

4、籃球拿在手上感覺比真實重量輕1.5%,那是因為籃球周圍的空氣會托起籃球。

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籃球被空氣包圍,空氣深度越深,大氣壓也就越大。這意味著籃球底部的氣壓比上方的氣壓對籃球作用力更強。細微的氣壓差別向籃球提供了向上的浮力。根據阿基米德的浮力公式:

填上對應數字後,我們發現籃球受到大約自身重量1.5%的向上的浮力。換句話說,籃球比實際重量更輕是因為受到了空氣浮力的作用。

5、旋轉的籃球在運動路徑中會變換方向,這是空氣摩擦不均勻造成的。

趣聞:打籃球的5個物理原理你知道嘛?

在空中飛行的籃球受到四種作用力,重力、浮力、阻力和馬格納斯力。最後一種馬格納斯力只在籃球旋轉時才起作用。

1852年馬格納斯對炮彈發射後經常會偏折方向感到十分不解。他意識到炮彈在空中飛行旋轉,受到的空氣摩擦(或阻力)是不均勻的,所以炮彈受到的作用力也不均衡,這才造成了炮彈方向偏折。


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