台球作为一项运动受到很多人的喜爱,大多数人打台球完全是凭着自己的感觉。但你不知道的是,台球的击球方法和运动轨迹蕴含着各种物理规律。这些物理规律“控制”着台球运动的整体走势。在这篇文章中,我将从物理角度深入分析台球的物理原理。一旦你掌握了这些规则,一定会帮助你更好地运用自己的技术,成为台球“高手”。
直线击球• 台球速度的变化。对于刚学台球的新手来说,最刺激的就是当白球与被击打的球与洞形成一条直线的时候,如下图所示。这种球不需要任何角度,可以直接沿着它们之间的连接方向击球。那么,如果这样击球,会发生什么情况呢?我们可以用动量定理来分析。
首先我们要明白什么是动量。动量是指物体的质量和速度的乘积。对于一个运动的台球,如果台球的质量为m,运动速度为v,那么它就会有一定的动量。动量的大小为:
P=mv
而动量在某些特定情况下会具有守恒的特性,即动量守恒。
动量守恒定律描述如下:如果系统不受外力作用或者外力矢量和为零,则系统的总动量保持不变。这个结论称为动量守恒定律。
我们以下图为例来分析一下这句话的意思。我们把白球(母球)和击球(目标球,代码:9号球)视为一个系统。两个球在垂直方向上受力。它始终保持平衡,净外力为零。在水平方向上,两个球会受到一定的摩擦力。然而,在碰撞过程中,摩擦力使系统的动量改变了I=2ft,但由于这里的碰撞时间t很短,而且台球的表面比较光滑,摩擦力也比较小。因此,由两个小球组成的系统的动量变化可以忽略不计。因此,这个过程相当于动量守恒。
假设白球撞击前的速度为V1,9号球的速度为V2(此时静止时V2=0),白球撞击后的速度为V1\’,球的速度第9号是V2\’,两个小球组成的系统动量守恒,所以可以利用动量守恒定律来建立方程:
在这个碰撞过程中,由于台球与桌面之间的摩擦力很小,而且台球的材料弹性很好,因此碰撞过程可以认为是完全弹性碰撞,因此没有动能损失,动能保持不变。所以我们可以得到另一个方程:
那么通过上面两个方程,我们就可以求解出两个球撞击后的速度V1’和V2’
由于两个球的质量相同,m1=m2,则m1-m2=0,m1+m2=2m1代入上式可得
你会发现母球(白球)撞击后速度变为0!静止时,击出的9号球的速度与白球击球前的速度相同。就好像母球将速度“传输”给了9号球。因此,只要我们击球的路径与两个球之间的连线完全重合,我们就可以击出“固定球”。
这个冲击运动定律和我们常见的牛顿摆运动定律是一样的。两个相同质量的小球碰撞后,母球将保持静止,而被击中的球将继续以母球原来的速度运动。整个过程中动量守恒。
因此,只要你击球足够准确,你就可以击出完美的“定球”,因为有这个物理定律为你“做后盾”。
以上情况是最简单的击球方式。在台球比赛中,有时我们不希望球停在撞击点。我们需要让白球在撞击后继续向前或向后移动到合适的位置。为了准备下一次击球,还会涉及一些其他技能:高杆和低杆。
如何玩高杆和低杆• 规则的运动轨迹。对于低棒,我们以低棒为例。低棒是指用球杆击打母球的下半部分,使母球在向前运动的过程中向前移动。发生旋转,撞击目标球后会产生反弹,就好像白球要回来一样。
下图分析了这种现象是如何发生的。
当我们用球杆击打母球时,母球就会受到球杆方向的力。使用低杆法时,击球部位位于母球的下半部。因此,所施加的力的方向不会穿过母球。球的中心就是母球的质心,所以这个力会产生一个力矩,导致母球绕质心旋转。因此,母球在前进的同时也在旋转。
撞击前,假设白球的原始速度为V1。在上面的内容中,我谈到了“速度传递”。因此,撞击后,9号球的速度将变为V1,白球将停止,并且这种情况与文章第一节讨论的有点不同,即白球仍然具有旋转并具有角动量。因此,撞击后,它仍然会继续旋转。在旋转过程中,白球表面会相对于桌面移动,从而产生摩擦力。因此,原本应该静止的白球会因为这个力而再次移动。站起来了。当使用低杆时,该摩擦力的方向与原始速度相反。因此,可以让白球撞击后返回。返回距离由白球旋转的速度决定。当我们用力击球时,或者说球被击打得越重,位置越低(力臂变大),白球就会旋转得越多,因此返回的距离也越大。
游戏规则低
高棍击打的现象与低棍击打的现象相反。高杆是用球杆击打母球的上半部分。当用高棍击球时,白球撞击后会继续向前移动一定距离。高杆的物理原理规则与低杆相同,只是由于击球位置在上方,因此产生的扭矩与低杆相反。因此母球的旋转方向会相反,摩擦的方向也会相反,所以会继续向撞击后的方向移动。继续前进。
高杆运动规则
上述台球撞击时的运动角度规则都是用母球击打目标球的中心,因此两球的运动方向将在同一直线上。我们可以把它看成是一维的运动,而实际我们可以把桌面看成是一个二维的平面。大多数情况下,两个球与目标洞之间的距离不是直线,而是一定的角度。因此,我们在击球时,需要有一定的偏转量。角度,通过击打目标球的一侧来控制目标球的方向。同样,这些小球撞击后的运动方式也有一定的物理规律。
首先我们要知道,当两个球碰撞时,球之间会产生弹力。该弹力的方向位于连接两个球中心的线上。其大小相等,方向相反。对于目标球来说,由于它原本处于静止状态,因此撞击后的运动方向将与它击中时受到的弹力方向完全相同。也就是说,目标球在击中时会沿着两个球的中心相连。线方向运动。主球是不同的。由于母球具有初始速度,因此该力仅改变母球的运动方向。因此,母球撞击后的方向也会较撞击前发生偏转。
利用目标球的运动规律,当我们以一定角度击打目标球时,我们可以先将目标袋与目标球的中心连接起来,然后在这条与目标球相切的线上创建一个假想的母球。当球击中目标球时。位置,当我们击中这个位置时,目标球就会向与目标袋相连的方向移动,直接“入袋”。这个“精准打击”你学会了吗?
当然,将目标球入袋是一个目标,合格的台球运动员还需要考虑母球的运动。判断母球击球后的方向也很重要。在上面的方法中,我们只能知道目标球的运动方向,那么我们是否可以根据目标球的运动方向来判断母球的运动方向呢?答案是肯定的。解决这个问题只需要利用上面介绍的两个定理即可。
前一种情况,由于是一维运动,所以在计算过程中我们可以直接用标量(只有幅度,没有方向)来计算,但实际的速度和动量是一个向量(即不仅有幅度,也有方向的物理量)。在二维平面上运动时,动量守恒原理中的物理量需要用向量来表示。
与上面的分析类似,当母球斜击静止目标球时,动量守恒(假设撞击后两球运动速度夹角为,为未知量):
所有球的质量相同,因此质量可以用m 表示
如果我们同时对两个方程两边进行平方,我们可以得到
在这个过程中,机械能也守恒,动量不变,因此可得
将这个公式代入上面的平方公式后,你会发现
也就是说,碰撞后两个小球的速度的点积等于0。根据向量之间的点积计算公式,你会惊讶地发现它们的速度夹角是90度。换句话说,我们可以以任意速度击打目标球,两个球都会沿彼此垂直的方向移动。
因此,我们在判断母球方向时。可以在撞击点处画一条垂直于目标球运动方向的直线。击球后,母球将朝这条直线移动。母球击球后移动的距离与击球的强度有关。利用这个物理定律,我们不仅可以准确击球,还可以准确预测母球的方向。通过练习,我们可以掌握力度和距离。他们之间的关系可以更好地利用运动。
综上所述,以上介绍的是台球中最基本的操作。每项技能的背后都会有一套科学理论作为支撑。学会以上不一定能让你成为台球高手,但一定会让你打得更快。学习并应用台球技巧。台球的实际操作并不局限于上面介绍的情况。关于旋转,我只讲了台球在垂直方向的旋转。实际技巧还包括如何利用球的水平旋转来移动,但我们需要学习的是如何建立科学的思想并理解这些技巧背后的原理。相信读完本文后,你也会学会如何独立分析这些规律。
当然,不懂这些理论推导也没关系,只要应用这些结论就可以了。以上内容是基于理想情况。实际情况会受到很多因素的影响,比如球面的光滑度、台面的平整度等,我们在运用这些理论的同时,可以根据实际情况进行适当的调整。理论结合实践才能成为台球“高手”
以上是关于台球物理定律的内容。如果您想了解更多有趣的知识,请关注。