文章介紹在考慮空氣阻力和馬格努斯力的情況下,將飛行球體簡化成受力質(zhì)點并建立其動力學(xué)方程,利用Matlab軟件中的龍格庫塔法函數(shù)對方程進行求解。以足球為例,分別計算模擬足球在上旋、下旋和側(cè)旋時的飛行軌跡,并進行對比分析,發(fā)現(xiàn)空氣阻力和馬格努斯力對足球的飛行影響都很大。 

【文章來源】：物理與工程. 2020,30(03)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

飛行球體受力圖

由于球體的對稱性,空氣阻力FD與速度υ方向相反,空氣阻力FD與球飛行速度υ的關(guān)系可以通過簡化建模得到,如圖2所示的圓盤為球體最大截面并與速度方向正交。如圖2,圓盤兩面所受到的壓力不同,狀態(tài)1為氣流還未被球體穿過,壓強為p1,相對流速v1=v。狀態(tài)2的氣流完全被圓盤遮擋,壓強p2,相對流速v2=0。根據(jù)伯努利原理可得:

球體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的馬格努斯力來自于球體的各面流速不同所導(dǎo)致的壓強差,這里以旋轉(zhuǎn)軸方向與球速方向垂直為例,如圖3所示。旋轉(zhuǎn)的球體在空氣中飛行時,旋轉(zhuǎn)方向迎著氣流一面的流速減慢,而順著氣流一面的流速加快,根據(jù)伯努利方程:

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3241328