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飛來飛去原理

圖文 更新时间:2024-07-28 10:12:58

飛去來器(boomerang)又名回旋镖、自歸器、飛去飛來器等其它名稱,顧名思義就是飛出去以後會再飛回來。它的形狀有“V”字型、香蕉型、鐘型、三葉型、“十”字型、多葉型,以及其它的各種造型。很多人在電視中曾見過雜技表演者将飛去來器飛出去以後繞觀衆的頭頂盤旋一圈在一片驚呼聲中又飛回表演者的手中并獲得滿堂喝彩。(其實隻要多加練習你們也可以做得到)“V”字型和香蕉型的飛去來器曾是澳大利亞土著人的傳統狩獵工具,熟練的獵手向獵物發出飛去來器以後,如果沒有擊中目标飛去來器會神奇般的返回發出者的手中。


飛來飛去原理(自歸器飛去來器)1

飛去來器的支翼的切面使飛去來器所受的空氣升力方向為上升方向(空氣動力學),令飛去來器器身穩定。飛去來器和陀螺一樣,其轉軸繞着直線旋轉(剛體旋轉力學)。升力及穩定性使飛去來器上升,旋軸的轉動令飛去來器回飛 。

關于回旋镖的飛行現象,可以用回旋镖與空氣的交互作用來解釋。若在真空中由于缺少了空氣的作用,回旋镖的飛行軌迹,應該僅是個抛物線。然一旦考慮空氣,則情況就顯得複雜,不過我們仍可用比較淺顯的方式來了解,大緻而言,回旋镖的飛行現象與力矩、角動量、轉動慣量及伯努利原理、向心力等物理原理有關。

我們先考慮比較簡單的情形如下:

以水平方向(轉軸垂直地面)投擲回旋镖時,兩翼的特殊結構使得空氣流經翼的兩側時,依據伯努利原理,空氣會有個朝上的淨力作用在較低、平坦的一側進而産生浮力。如果用右手垂直投擲回旋镖(先前朝上的一側此時朝左),則浮力的方向(投擲者觀看)是由右至左,不過單由這浮力并不足以解釋回旋镖的飛行軌迹。

緊接着我們可以考慮垂直丢出後,兩翼上各點對空氣的相對速度,我們發現兩翼上各點對空氣的相對速度均不同。當翼上的點是朝上時,回旋镖的向前速度加上由于轉動所産生速度才是相對于空氣的速度,反之當翼上的點是朝下時,回旋镖的向前速度減掉由于轉動所産生速度才是相對于空氣的速度,因此作用在回旋镖上的不僅是由右向左的浮力(提供回旋镖旋轉所需的向心力),同時也會産生一外力矩(水平方向)作用在回旋镖上企圖使得回旋镖上半部向左傾斜、下半部向右傾斜。


飛來飛去原理(自歸器飛去來器)2

一般而言,用右手投擲時,以紙闆中央有訂書針部分凹下(個别機翼凸起)之方向為正面,投擲時正面向自己的左方,平行臉頰垂直地面。擲出時整個回旋标保持垂直,以類似投擲物體方式抛出,抛出時注意前方是否有人。回旋镖離手的那一瞬間,正面應幾乎與地面(右方)垂直,或者正面略微向右傾斜,并且讓回旋镖轉動得愈快愈好,也就是投擲時必須同時給予回旋镖向前的速度與轉動的速度。

起初,回旋镖似乎遠離我們而去,但很快地,它會向左上飛行、繞了一圈後降落在投擲者的附近或者再繞行第二圈後再降。每個回旋镖的飛行路徑、盤旋能力都不同,即使同一個回旋镖,其飛行軌迹也會與投擲者的投擲方式有關,回旋的精确(定點、定位的投擲)更有賴于投擲者的技巧(通常風因素也會列入考慮),一段時間練習後就可以控制飛行技巧,讓其飛行繞圈後回到手上,一般紙闆做成的回旋镖在飛行半徑約2、3米。纏上絕緣膠帶增加轉動慣量後,讓飛行範圍長達10米不是難事。操作摘要如下;

1.操作時特别注意安全,請依指導員指示操作,以免誤傷他人。

2.有釘書針部分凹下面為正面,右手投擲時正面向自己的左方,平行臉頰垂直地面。

3.擲出時整個回旋镖保持垂直,以類似投擲物體方式旋轉抛出。抛出時注意前方是否有人。

4.關鍵秘訣:回旋镖上浮與轉彎的力量源自于旋轉,因此擲出時回旋镖轉動愈快愈好,反而移動的速度則不必太大。


飛來飛去原理(自歸器飛去來器)3

發展

大家對澳洲土著所使用的回旋镖極感興趣,本文旨在介紹由簡易材料灰紙闆制成回旋镖,國小四年級以上的大部分初學者能在短時間内自制完成并且發射成功。文中将叙述回旋镖的制作過程、操作、原理。并将其推廣至轉動慣量、角動量等物理概念的教學上,各類學員對此課程教學反映極佳。

古代

古代飛去來器是用堅硬的曲木制成的一種巧妙武器,用于狩獵和戰争。

現今

如今飛去來器成了今日澳大利亞人的寵兒,人們把它看作玩具和運動器械開展投擲比賽,這項運動已風行歐美,在德國北部城鎮基爾定期的舉行世界性的飛行飛去來器錦标賽。如今飛去來器非常适合現代人作為一種戶外休閑健身運動,在飛行的過程中可充份體會那種獨特的飛行樂趣。當飛行水平日趨提高後會更加産生濃厚的興趣,令人久玩不厭。

2000年悉尼奧運會的原會标就是根據“飛來器”實物繪制而成,圖案上方用“飛來器”組成一個舉着奧運會火炬奔跑的運動員形象。健身夜光變色“飛來器”源自澳大利亞土著人打獵物謀生的一種用具。中央電視台經濟頻道曾報導過: 數千年以前,澳大利亞土著人就發明了一種叫“飛來器”的神奇武器,在狩獵時,獵手向獵物投出後,如果沒有擊中目标,“飛來器”會神奇般地返回到投出者手中,是澳大利亞土著人傳統的狩獵工具。如今“飛來器”已成澳大利亞人的龐兒,人們把它當作娛樂和健身運動、投擲比賽,這項運動風行歐美,在德國北部每年都舉行世界性的“飛來器”錦标賽。成為了一種健身、娛樂、趣味性為一體的理想健身器材。

奧運會上的飛去來器

1996年9月15日,悉尼奧運會會徽正式被推出,會徽采用了澳大利亞藍色、紅色、橘黃色和白色幾種傳統的顔色,圖案上方用“飛去來器”組成一個舉着奧運會火炬奔跑的運動員形象,“飛去來器”是澳大利亞土著人傳統的狩獵工具,圖案下方标有英文“悉尼2000”字樣和奧運五環标志。

2000年。第27屆奧運會在澳大利亞悉尼正式舉行,在這場盛會中,澳大利亞土著人攜帶他們具有四千多年文化曆史積澱的神秘之物——飛去來器,登上曆史舞台,開始走出原始、邁出澳大利亞、跨向世界、奔向我們、激起财富的浪花……

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