秦佳 施威

乒乓球運(yùn)動(dòng)是速度、力量、旋轉(zhuǎn)的完美結(jié)合，兼具這三者的弧旋球是乒乓球比賽中重要得分手段之一。除了體育，乒乓球運(yùn)動(dòng)還與物理學(xué)有密不可分的關(guān)系，特別是其中的伯努利原理。

伯努利原理指的是，在一個(gè)流體（氣體、液體）系統(tǒng)中，流體的流速越快，其產(chǎn)生的壓強(qiáng)越??；流速越慢，壓強(qiáng)越大。它由瑞士物理學(xué)家丹尼爾·伯努利在1726年發(fā)現(xiàn)并提出。

乒乓球運(yùn)動(dòng)中的伯努利原理是怎么回事呢？這要先從乒乓球的發(fā)展史談起。

最初，人們使用的是一塊“光板”，即球拍上沒有膠皮，擊出的球在空氣中速度慢、力量小、旋轉(zhuǎn)弱，雙方只能把球推來推去。后來，出現(xiàn)了帶膠皮的球拍，球與球拍之間的摩擦力增大，通過膠皮摩擦乒乓球底部可以制造出一定的旋轉(zhuǎn)，形成下旋球，因此削球（屬于下旋球）打法一度流行。之后，科研人員經(jīng)過大量實(shí)踐探索，發(fā)現(xiàn)在膠皮和木板之間增加一層海綿后，擊球的速度和力量大大提升，能較輕松地制造出有相當(dāng)威脅的上旋球，運(yùn)動(dòng)員也可以更為主動(dòng)地掌控比賽。至此，弧旋球（廣義上屬于上旋球）打法成為乒乓球項(xiàng)目的主流打法。

這里除了涉及摩擦力，還有一個(gè)物理知識(shí)，就是為什么球拍增加了海綿后球速和彈力都變大了呢？其實(shí)，我們可以把海綿想象成一張弓，弓硬度越大，弓箭蓄能越足、射程越遠(yuǎn)，射出的箭力量也越大。

那么，伯努利原理在其中起到什么作用呢？

乒乓球在飛行時(shí)，會(huì)帶動(dòng)周圍的空氣跟著一起旋轉(zhuǎn)。以上旋球?yàn)槔?，上旋球?huì)使球體表面的空氣形成一個(gè)環(huán)流，環(huán)流方向就是乒乓球的旋轉(zhuǎn)方向。乒乓球上方的環(huán)流方向與氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，下方的環(huán)流方向與氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相同。由伯努利原理可以得到這樣的結(jié)論：乒乓球上方空氣流速慢、壓強(qiáng)大，下方空氣流速快、壓強(qiáng)小。壓強(qiáng)差使乒乓球得到了一個(gè)向下的力。

弧旋球?qū)儆谏闲虻姆懂?，運(yùn)動(dòng)員可通過控制擊球時(shí)的速度和力道，來改變這個(gè)力的大小，從而控制球的軌跡和落點(diǎn)。這也正是弧旋球下墜更強(qiáng)烈、更明顯、不易預(yù)判落點(diǎn)和彈跳高度的原因所在。而膠皮和海綿的加入，以及乒乓球器材的不斷更新?lián)Q代，也都在改變著這個(gè)力。

削球打法屬于下旋球。同樣是因?yàn)椴?，削球飛行時(shí)受到的力是向上的，所以它比弧旋球下墜的速度要慢。于是，在追求速度、力量、落點(diǎn)的當(dāng)下，削球逐漸成為非主流打法。

（選自2022年第9期《知識(shí)就是力量》，本刊有刪改）