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为什么毽子和羽毛球都要插上羽毛?

毽子可算是既简单又有趣的体育活动了。考古学家在汉代的画像砖上就发现了踢毽人的形象,足见其历史悠久。毽子的传统做法是将一枚铜钱或硬币用布包起来作为毽托,将一根空心的鹅毛管的一头剪断,另一头剪四条缝,向外折成90°,用线缝在毽托上,然后插上五六根公鸡毛,一个漂亮的毽子就做成了。毽子的构造虽简单,却有着多种多样的踢法,许多地方还举办踢毽子比赛,看谁的动作最精彩、难度最大。

可是,毽子为什么一定要插上羽毛呢?拔去羽毛毽子还能踢吗?做个实验你就会发现,只有插上羽毛,腾空的毽子才能保持毽托朝下的位置,每次抬脚都正好和落下的毽托相遇。若拔去羽毛毽子会在空中乱翻滚,就不能保证脚背正好踢到毽托。因此,羽毛作用就是使毽子保持在空中的稳定姿态。毽子毽托集中了几乎毽子的全部重量,羽毛虽轻可是面积比毽托大得多。毽子在空中飞舞时,空气羽毛阻力比对毽托阻力大得多。如果毽子朝一边偏转,作用羽毛上的空气阻力就会把毽子拉回原处,毽子就不会翻滚了。用力学分析的语言来说,羽毛的重量虽小,但偏离平衡位置时,空气阻力产生的力矩很大,使毽子回到毽托处于正下方的姿态。

利用羽毛稳定作用的不仅有毽子,还有箭矢羽毛球等。但箭矢羽毛球用的羽毛要比毽子的公鸡毛硬得多。因为箭和羽毛球的飞行速度比毽子快得多,与毽子的软羽毛相比,硬羽毛能产生更强烈的空气动力学效应,加长的箭杆也为空气动力提供了更长的力臂,使稳定作用更为有效。

空气动力的稳定作用也在现代战争中得到应用。所有的不旋转弹丸,如迫击炮弹、火箭弹和空投炸弹等都带有尾翼。尾翼的作用就在于将空气动力的作用点移到弹丸质心的后方,使倾覆力矩转变成恢复力矩,产生与毽子箭矢羽毛球相同的稳定作用

【知识点】植物也“懂”空气动力学

枫树的种子包含在带有翅翼的翅果内。翅翼的作用是借用风力将翅果散播到各处,而且在翅果下落时能使包含种子的一端先着地,有利于生根发芽。它的稳定飞行原理与毽子箭矢羽毛球似乎完全相同。看来,植物也“懂”空气动力学,人类的这些发明称得上是师法自然的杰作。