篮球的形状是什么?

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从流体力学的角度来说,球类运动(足球、排球、篮球等)在运动过程中,因为空气的流动,使球体产生空气动力表面效应,从而形成一个“流动变形体-流动的边界层”的系统。在这个问题中,我们关注的问题是:这个系统是怎么运动的? 为了便于分析,作如下假设: 1.球体的形状是理想的,即认为球体是半径为 r_o 的均匀圆球;

2.上下表面受到的压力差是微小的,可以忽略不计;

3.球体内部任意一点的速度与球心速度的方向是一致的,且大小相等;

4.空气是不可压缩的,气流参数随时间保持不变。 在上述假设下,对于给定的气流参数(速度、压强分布),一个球体的运动可以在数学上表示为一个微分方程。该方程描述了当球体位于坐标原点时,其各个位置点的速度与压强的关系。如果已知初始时刻( t=0 时)的条件,就可以解出该微分方程,进而得到整个球体的空间速度分布和压强分布。

通过上面的分析,我们可以得出如下的结论;

1.对于球形物体,无论其尺寸(半径)如何,只要有足够的速度,使其能够克服空气的阻力,就可以在空中持续飞行;

2.对于同一尺寸的球形物体,当其具有相同的质量和密度时,其空气阻力和飞行距离正比于其表面积;反之,若其表面积相同,则空气阻力和飞行距离正比于其质量或密度;

3.对于同一尺寸的球形物体,如其质量相同,且处于相同的外界条件之下,则该球的飞行距离与其质心的位置成正比,而与球顶部的压力值无关。 对于这个系统,还存在一个动量守恒的问题,在此就不详细讨论了。 如果考虑球体上下表面的摩擦力以及热传递现象,问题的分析会变得比较复杂,最后得出的结果并不再是一个简单的正比关系。

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