乒乓球为什么越弹越矮?

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以球为例,把球扔到空中,经过一系列运动,它最终会下落。这是由于空气阻力作用在球上的力与重力抵消的结果。如果一开始速度很大,则末速度很小(等于零),反之,初速度很小,末速度就会比较大。 但是,当球被拍子击中后,情况就不同了。因为这时球具有了动能(与物体质量有关,而与速度无关)。根据能量守恒定律,它不可能消失。击打球的刹那间,机械能增加了(由动能和势能构成)。 而能的形式变了,所以,必须有一个等价的负能形式出现——那就是将运动过程中的动能全部化为功(对球做功),从而消耗掉,这样才能保持能量的守恒。 所以,从能量的角度看,只有不断地对球做功,才能保持其运动的持续进行。这就是乒乓球越打越矮的秘密! 同样道理,你用力踢球、打篮球,其实都是在不断地对球做正功,使其机械能增加;而羽毛球是不断地对球做负功,使其机械能减小。

当然,这只是在能量层面上的分析,并没有考虑动量的问题。而从力学角度来看,由于空气阻力的存在,任何物体只要被推动,都会逐渐减速,最后停止。无论什么运动,都是有“寿命”的,这个“寿命”就是最大速度值除以空气阻力系数。 当速度为零时,动量也必然为零。所以,从这个角度看,所有运动的最后结果都是静止状态。也就是说,无论是球还是人,最终的结局都必然是被“拖死”——在空气阻力的作用下,最终一切运动都将化为无穷无尽的低速运动。

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1、从能量的角度来看。

乒乓球与桌面发生碰撞的过程中,将会损耗一部分能量,而损耗的能量以热能的形式释放,无法再用于乒乓球做功,导致每次弹起的高度逐渐降低直至无法弹起。

2、从形变的角度来看。

每次落地时,乒乓球都会发生形变,形变使得部分能量以热能的形式释放,每次弹起的高度因此降低,随着落地次数的增加,形变的累积会使得更多的能量在碰撞时释放,导致弹回桌面的高度越来越低,最后无法弹起。

3、从动量的角度来看。

因为空气阻力的关系,乒乓球上升时要损耗一部分能量。当乒乓球从高处落下,跟桌面碰撞过程中,乒乓球和桌面都要受到空气阻力的影响,使得二者接触时速度变小,碰撞后乒乓球要反弹,而由于桌面质量比乒乓球大的多,因此可看成是静止的,乒乓球反弹后的速度:2V碰后=桌面的速度V桌+乒乓球的速度V乒=V乒。

也就是说,乒乓球反弹后的速度只有碰撞时速度的两倍,而碰撞的过程中由于有能量损耗,导致碰撞后的速度小于碰撞前速度,因此乒乓球反弹后的速度始终小于碰撞前速度,导致弹起的高度一次比一次低,最后无法弹起。

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