羽毛球的空气动力（阻力与减速）

第二章 阻力与减速

理论二：空气阻力，移动的物体会受空气阻力而速度变慢，主要由摩擦阻力、迎风阻力和涡流阻力三个部分组成。

1）飞行越快阻力越大，减速越快，属于迎风阻力，迎风阻力跟速度的平方成正比，简单的说每增加一点速度，空气阻力就会翻倍的增加，所以即使有300公里的杀球初速度，落地时也只剩几十公里。

2）空气密度越大阻力越大，属于摩擦阻力，气压高、密度大、空气粘稠度就大、阻力也就越大，所以在冬天（气压高）使用的球要比夏天（气压低）的球速快，平原用球比高远的球速快。（注：冬天球速慢、夏天球速快；平原球速慢、高远球速快）

理论三：马格努斯效应，物体的旋转轴与飞行方向不一致的情况下，空气受摩擦阻力挤压产生压力差，导致飞行偏转，足球中的香蕉球和乒乓球中的弧旋球都是这个原理。

3）迎风面积越大，阻力越大，属于迎风阻力，实际飞行过程中会出现如下两种情况：

一是在飞行时毛片打开阻力变大减速，或者毛片收拢阻力变小加速，有点像水母的前进方式。

二是偏向飞行时会受到更多侧向风阻（大概是正常风阻的1.5倍），减速更快，侧向风阻也是吊球的主导理论之一。

这种偏向不仅会增加阻力使球减速，还会导致飞行线路发生向右偏转的可能性，由于击球时球头受拍线的弹力作用会调转向上，所以偏转基本都是向右的，跟地转偏向力一致

下图中业余爱好者出球时球头发生了偏向，所以他的杀球不仅球速慢，而且还会向右偏转。

理论四：尾流效应，高速移动的物体尾部会真空，产生前后（羽毛内外）压力差，并且在尾部出现涡流

尾部涡流，可以扰乱飞行线路上的气流，造成极大的危害

在赛车的世界里，前车可以利用尾流扰乱车后的气流，而后车也可以利用真空区跟随前车。

鸟类长途迁徙时排成人字形或者一字形也是利用这个原理降低飞行时的能量损耗。

4）旋转越快，“减速越慢”，飞行越稳定（陀螺仪稳定效应），属于涡流阻力和摩擦阻力，所以我们在增加出球速度的同时要尽可能让球转起来，类似枪炮的膛线，让子弹转起来可以飞得更远更稳，自转方式详见前文。

同时毛片的转动会像螺旋桨一样，吸进空气，并输出一定的推进力，故摩擦阻力会相应减弱（推进力相对于迎风阻力来说是可以忽略不计的）

（注：教材的观点认为，涡流阻力是由旋转产生的空气附面分离现象造成的，即外侧空气穿过毛片的间隙并在外侧形成空气分离层（负压），故摩擦阻力会降低、而尾部的不稳定涡流以及因负压而打开的毛片会产生一定的阻力作用，见下图）

5）在一定的速度下，毛片会向中心弯曲收拢，属于迎风阻力，羽毛球高速飞行时，尾部的真空状态会使毛片外侧的压力大于内侧，继而出现毛片向心收拢的现象。

（教材的观点认为：空气阻力是由摩擦阻力和压差阻力两部分组成，在一般情况下两种力同时存在，但两者并非保持为同一数量级，在一些情况下，摩擦阻力占主要地位，而在另一些情况下压差阻力占主要地位，两者所占比例的大小，故羽毛球在飞行前期，速度快，迎风阻力占主导地位，而在飞行后期，速度慢，迎风阻力衰减，涡流阻力占主导地位，因此旋转速度更快的球会在后期产生更多的涡流阻力）

理论五：离心力，使旋转的羽毛远离旋转中心

6）低于一定速度时，羽毛球的迎风阻力会衰减，毛片会从收拢状态恢复原状，此时，涡流阻力占主导，在羽毛的弹性和离心力的共同产生作用下，使羽毛向外打开，阻力增加。

理论六：重力加速度，物体受重力作用会产生向下的加速度

7）羽毛球在飞行后期会由原来的直线飞行逐渐变为向下的抛物线，击球的动能被空气阻力消耗殆尽，减速作用降低，此时重力会加速球头下坠，趋向于匀速，见下图中的B-C-D段。