乒乓球为什么越弹越矮?
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。