乒乓球摩擦前是快还是慢?

梁广宙梁广宙最佳答案最佳答案

这个问题很好玩,我就来水一篇文章好了。 假设球拍不移动(这个前提本来就不成立,不过为了好计算),那么当接触球的一瞬间,速度为零,因为不管你的球拍是什么材料做的,这个时候不可能有加速度,否则就是违反牛顿定律了。接下来根据动量守恒定律,可以列出方程 其中M代表球的质量,V0为初始速度,F为摩擦力,L为球拍长度,α为摩擦系数。 这是一个关于速度的函数关系式,当速度为零的时候,受力等于摩擦力,由于球具有惯性,所以继续向前运动时受力仍然等于摩擦力,这样就有速度随时间不断减小的规律;相反,如果一开始速度大于零,那么随着运动进行,速度会越来越小直至为零,然后反向运动,出现速度时大时小的规律(对向运动的两种情况加以区分是为了避免讨论时的混乱)。

现在讨论一下不同条件下的速度变化情况。 首先考虑球的初始速度很小,那么根据上面公式,此时f=μg,可见如果球的运动是滑动,则速度减小迅速,并且最终会静止。 如果球是滚动,那么最后速度会减小到零,但是中间会有一个最大值,并且这个过程会比较缓慢。原因是当开始滚动的刹那,会有μmg>0,导致速度增大,并且在运动中摩擦生热,使表面张力增加而使接触变得更紧密,从而使得摩擦力减少,直到达到动态平衡。

接着考虑另一个极端情况,即球的初速很大,远远大于滑动极限速度。这种情况下,无论什么条件(包括磨擦角、接触面状况等等),必然使得球一直作加速运动,并且最后会达到一个临界速度,大于这个临界值的摩擦力大小与重力相等,此时运动状态取决于初始角度,如果角度适当,可能保持不动,或者至少看起来像是原地徘徊;如果角度不合适,那么就会继续加速,或者减速,或者往复振荡(取决于特定的情况)。

这里需要特别说明的是,这里研究的模型都是理想情况,没有考虑空气阻力等因素的影响。实际上由于空气阻力的存在,任何实际中的运动都应该是有上限值的,超过这个上限值,物体将不能继续运动。 好了,这篇文章就写到这里,应该比较通俗易懂吧!

我来回答
请发表正能量的言论,文明评论!