东京奥运会正在如火如荼的进行当中，乒乓球比赛更是吸引了众多目光。提起乒乓球，不管是学校里作业永远都做不完的年少学生，还是小区里穿着马褂拖鞋的退休大爷，只要拿起球拍，切、削、搓、拉、带等各种专业技术动作可谓是信手拈来，上旋球、下旋球、侧旋球……招招出奇制胜。
来源：人民日报
为什么本来直线运动的小球会出现“转弯”的现象？怎样才能打好各种弧圈球？胖科今天就带大家一起来看看吧~
首先来分析一下球拍击球瞬间的受力情况：乒乓球受到球拍的作用力时，可分为同时受到了撞击力、沿切线方向的摩擦力、重力作用和周边空气的作用力这四种力，由于乒乓球的质量很小，而周边空气的作用力也远远小于撞击力和摩擦力，所以重力和周边空气的作用力可以忽略不计，因此撞击力和摩擦力的合力方向即可以算作是乒乓球的初始飞行方向。其中，摩擦力的存在就是让乒乓球“转弯”的关键所在（此处划重点，一定要好好看！）。
乒乓球离开球拍之后，球主要会受到重力和空气阻力这两种力。其中，空气对于球的作用力主要分为三方面：一是浮力，这种力是竖直向上的，能够抵消重力造成的下落效果，所以可以忽略不计；二是迎风阻力，这种力是与球的运动方向相反的，因为乒乓球的体积并不算小，且本身的速度很快，所以，阻力的作用就非常明显；三是与球“转弯”相关的侧向作用力（也就是上文提到的摩擦力），正是这个力的出现导致了弧圈球的发生，也正是流体力学在这项运动中最为直接和运用和体现。
要从流体力学的角度来分析弧线球的产生原理，咱们先来看看流体力学中的“伯努利原理”到底是什么，搞清楚了原理，之后的问题也就迎刃而解了。
伯努利原理是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。通俗来说，其原理的关键就是明确流体速度与压强之间的关系。我们可以通过一个生活中常见的小场景来重温一下其中的科学原理：手拿在竖着的两张A4纸的上端，让其能够以相互平行的姿态竖直垂下，且在两者之间保留适当的距离，这时如果我们从上方对着两张纸中间的区域吹气，就会发现两张纸相互靠近了。
大家是不是很疑惑，难道不应该是相互远离吗？这其实就是伯努利原理的实际展示。当向两张纸中间吹气时，局部空气就会发生流动，因此两张纸中间的压强就会变小，但是纸张外侧的压强没有发生变化，所以，两张纸就相互靠近了。
其实伯努利原理在生活中的应用还是非常多的，例如常见的地铁（高铁、列车等）站台上都会划有黄色安全线，这是因为列车高速驶来时，靠近列车车厢的空气会被带动从而快速运动起来，压强就会变小，站台上的乘客如果距离过往列车过近，身体前后就会产生明显的气压差。在1905年的俄罗斯，就曾经因为上述原因而发生了一桩惨剧，一群人在铁道附近准备迎接火车的到来，但却在火车疾驰而来之际，仿佛被人从后面重重地撞击一般倒向铁轨，最后造成了多人死亡的惨剧。
来源：郑铁南阳车务段
还有夏季频繁出现的“大风刮飞屋顶”事件，也是伯努利原理在生活中的体现。当刮大风时，屋面上的空气流动速度就会变快，压强变小，而屋内的空气几乎是不流动的，所以屋内的压强就会大于屋外的压强，风刮的越大，压强差也就会越大，一旦风速超过临界值，压强差就会“哗”的一声掀翻屋顶！
来源：海峡都市报
了解完原理之后，对于弧圈球的产生机制也就很好理解了。在乒乓球比赛的过程中，乒乓球在空中运动的过程中发生着旋转，这时空气相对于球一方面要向后运动，另一方面球在旋转的同时将通过摩擦力带动周边的空气一起发生着旋转，两方面的运动进行相互叠加之后，乒乓球的一侧的空气速度就会变快，则对应的压强就会变小，另外一侧的速度相对较慢，压强就会变大，所以，两侧的压强差将对乒乓球提供侧向的作用力，这种情况下，球的运动轨迹就会发生偏差，也就形成了弧圈球。
看到这里，胖科发现了一个疑点，要想产生弧圈球，首先得让球在空中旋转起来，那如何才能让球转起来呢？
要想让球转起来，肯定得有“力”的加持，那这个“力”到底是从何而来呢？还得从球拍与球之间所发生的碰撞说起。
在看比赛时，总能听到教练在休息时对队员说“你要狠狠的削他啊！”，其实，这并不是一句带有过多感情色彩的话语，“切、削、搓、拉”等都是比赛中的专业动作术语，就是要让球拍以不同的姿态来与球发生接触，从而产生所需要的摩擦力。
来源于网络
除此之外，“吃球”阶段也是尤为重要，“吃球”是指乒乓球撞击到拍面，使得胶皮及海绵发生微小形变到恢复原状的这段过程，也正是球拍与球体发生摩擦力的阶段。一般来说，摩擦力越大，吃球时间越长，则摩擦力所对应的力矩产生的冲量矩也就越大，如此乒乓球也就能获得更好的旋转效果。
在实际操作中，运动员还会通过自身的爆发力来进行“甩球”，实际上就是通过球拍所施加力的作用将球甩出去。在甩球的过程中，运动员将通过球拍与球体之间的速度差及对力的控制，来适当延长吃球时间，从而让球快速旋转。
来源：华西新闻
看到这里，是不是对弧圈球的运动原理已经很了解了呢，没想到这一个小小的球里面竟然蕴含着这么多的科学知识。让我们一起为他们加油！
中国健儿！加油！
创作团队：中国科技馆新媒体团队
审核专家：中国科学院力学研究所主任 陈亮
本文来自：中国数字科技馆
特别声明：本文转载仅仅是出于科普传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或其它相关事宜，请与我们接洽。
[责任编辑：刘兴飞]
京公网安备11010502039775号
