生活中的科学-6

salmonfish · 发表于 2007-2-26 22:55:06

在观看，参与日常的许多体育活动时，我们都可以看到，感觉到许多科学原理的应用。比如棒球里的curve ball是与投手的握球位置和投手的出手方式直接相关；高尔夫球上的dimple是用来消除球在运动中产生的涡流，挥杆方向也决定了打出的球是draw(由里向外挥杆）或fade（由外向里挥杆）.等等。最近，在电视上看了一些冰壶,curling，节目，并尝试着去冰上扔了几个冰壶。发现不是那么简单。尤其是对此运动中冰壶旋转和curle方向的关系（基本原理）不得其解。问了好几个有经验的玩家，curlers,大家的意见也不一致。上网google了一下，才发现至今对这个现象还没有一个大家都可接受的解释，尽管讨论，争议挺多。想到脑坛里脑脑挺多，故将此贴出，以馈脑们。

相关link:http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/Flash/ClassMechanics/Curling/Curling.swf

ob · 发表于 2007-2-27 03:10:46

我认为当冰壶在冰上运动时，由于摩擦生热使得与之接触的地方的冰融化，因此形成一层很薄的水层。冰壶运行方向的前方由于摩擦时间短，因此水层较后方薄, 因此冰壶的中心偏后。当冰壶速度较慢时，冰与冰壶之间的摩擦时间加长，后部的冰融化的更多，冰壶重心更加后倾，导致后部摩擦力与前部摩擦力之差加大，因此冰壶在运动后期线路改变比较大。至于摩擦系数与水层的厚度，两者之间并非线性关系。

富女 · 发表于 2007-2-27 06:15:40

, 虽然不太懂

yinyin · 发表于 2007-2-27 08:09:48

yinyin在电视上就看过一次冰壶，那时也没看仔细。但觉得不是因冰融化多少而使重心往后偏那么微乎其微的一点点就能改变其运动方向的。再说，这也不能解释方向是向左还是向右拐。我想，还是应该从冰壶的旋转来考虑。想法之一是类似于陀螺的进动；二是类似于乒乓球在打弧圈球时和打削球时轨迹会显著偏离正常轨迹（近似于抛物线）。这两种考虑都能把冰壶的旋转方向（顺时针或逆时针）与它的轨迹的偏向（向右或向左拐）联系起来。诸位朋友有机会时请注意一下：是否是 "顺时针转则向右（左）拐；逆时针转则向左（右）拐；不转则不拐" 。

salmonfish · 发表于 2007-2-27 18:56:40

冰壶在冰上正常运动时，是"顺时针转则向右拐；逆时针转则向左拐；不转则不拐"。

色盲 · 发表于 2007-2-27 20:37:05

冰融化的多少直接影响冰壶前端和后端水层厚度.在这里,水层是一个润滑层,有助于减少摩擦.正因为水层很薄,前后端水层的差异才会引起摩擦力的显著差异,迫使冰壶的运动方向发生变化.

在冰壶前进的过程中,前端往往冲劲较大,吃冰较深,所以前端的水层较厚.前后端摩擦力幅值的不同产生一个垂直于运动方向的力,使冰壶偏离直线运动.

本贴由[色盲]最后编辑于：2007-2-28 5:21:26

www.ddhw.org---

据说这世界是彩色的？

yinyin · 发表于 2007-2-28 04:29:16

类似于乒乓球运动轨迹的空气动力学分析肯定是用不上了。看了三文兄帖中提供的网页上的动态图解，觉得最好做一个如下实验：让一个以法向轴逆时针旋转着的圆铁片（或圆铁环）在冰面上滑行，看其轨迹末尾是向左还是向右拐。若铁片仍像冰壶那样向左拐，则应考虑冰上水层的作用；若铁片是像那torus那样向右拐，则说明重心高低起决定性作用，这就应考虑摩擦力对于冰壶重心的力矩造成的进动，它使得逆时针旋转着的冰壶左侧对冰面的压力增大（右侧减小），从而导至摩擦力（其合力）左偏（＊注），冰壶的运动方向也就左拐了。哪位朋友方便，能帮忙做一下这样的实验？
注：考虑极端情况，运动中冰壶左侧突然钉死（即摩擦力无穷大），它就以钉为轴心左转。

yinyin · 发表于 2007-2-28 04:44:23

三文兄能否再去冰上试试，若没有圆铁片，用瓷盘（反扣着）也行。

salmonfish · 发表于 2007-2-28 17:52:49

I'll let you guys know the result once I have tried it.

Cheers

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[:-Q], 虽然不太懂 [:-M]

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是这样。

水层的厚度有影响

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sure.