乒乓球海绵越厚越重吗?
先引用一个公式,用来描述球拍击球时与球相互作用的力量。 P=FV cos ω t 这个公式描述的是球拍击球瞬间作用在球上的力(P)随时间(t)变化的规律。其中 F 为作用力和 V 为速度,而 cos ω t 是作用力的方向与速度方向的夹角。当这个角度逐渐减小至0°时,作用力达到最大值;而当这个角度逐渐增大至90°时,作用力最小。由此我们可以得出一条结论:球拍击球过程中对球的作用力先到达最大值然后逐渐减小到0。 而这条规律的成立基于这样一个前提——物体运动时,受力方向和运动方向保持一定角度(这里的“一定”可以理解为“小于90°”)。
回到问题,如果击球时受力方向和运动方向保持一定角度,那么随着运动进行,合力必然做负功,因此机械能逐渐减少。所以,从能量守恒的角度来看,为了保证击出的球具有足够动能,就必须让击球瞬间的力达到最大值,同时保证随后的运动过程中,力与运动方向的夹角始终大于0。由此我们可得第二条结论:要想获得足够的击球动能,必须使击球瞬间的力达到最大值并且随后运动过程中的力与运动方向的夹角始终大于0(即击球瞬间力量传输是“直线”的,此后力量输出呈“曲线”)。
有了以上两条结论,问题的答案也就显而易见了:为了增加击球的重量,必须增加击球瞬间力的输出(也就是要增大球拍的反弹力),同时在后续运动中保证这个力与速度方向的夹角永远大于0。于是就有了加劲弹簧,加厚海绵来增加击球瞬间力的大小;也有了对海绵加工时的特殊处理方法(比如抽真空、注气等),目的是使海绵更加蓬松,在同样体积的情况下能够填充更多的空气,从而增加了摩擦系数,使得力与速度方向的夹角始终很大。