科普新聞
兩個字，讓棒球為我飛出了光年之外
來源：中科院物理所公眾號 | 2022年07月12日
球擊中球拍上甜點的感覺，不禁讓我唱起：
“球愛我呀我愛球”...
大家在打網(wǎng)球或者羽毛球時有沒有感受到
擊球點不同時手感上的不同呢？
今天我們的實驗就和甜點有關(guān)：
（你以為是小蛋糕嗎？呵！天真，一天天的就想著吃）
不規(guī)范的科普：“甜點”在高爾夫球類運動中是一種專業(yè)術(shù)語，意為最佳擊球位置，其實就反映了桿的重心所在~
實驗器材
所標(biāo)杯、鋼尺、支架、橡皮泥（非必需）
首先將支架固定好
將橫梁放在較低位置
使鋼尺下落撞擊橫梁
可以看到環(huán)型支架會向內(nèi)彈
移動橫梁到較高位置
鋼尺撞擊橫梁時
環(huán)型支架會向外彈
將橫梁移動到適當(dāng)位置
距離鋼尺底部1/3處
鋼尺撞擊橫梁時
環(huán)型支架紋絲不動
PS. 大家可以嘗試用筷子和積木拼出支架哦~
我們假設(shè)繞O點下落的均勻鋼尺于A點撞擊橫梁時角速度為ω，
此時鋼尺的動量為：
又已知均勻鋼尺圍繞一端的轉(zhuǎn)動慣量為：
可得此時的角動量為：
設(shè)OA的長度為a，撞擊時橫梁對鋼尺產(chǎn)生了
的沖量，
則橫梁對鋼尺產(chǎn)生的沖量矩（角沖量）為：
實際上在考慮（角）沖量-動量關(guān)系時，在端點O處也可能會產(chǎn)生向左或向右的支持力。而這個均勻鋼尺的甜點就是能讓撞擊時O點受到的水平方向的沖量為零的特殊點。
我們聯(lián)立等式：
可以得到：
也因此在剛剛的實驗中，在橫梁位于鋼尺下方三分之一的位置時，固定鋼尺的架子紋絲不動。順著這個思路，大家可以思考一下改變橫梁的位置A時，O點會受到多大的水平?jīng)_量呢？
（提示：以質(zhì)心為原點計算O、A兩個沖量的沖量矩。）
在接下來的實驗中，我們通過給鋼尺粘上橡皮泥改變了它的質(zhì)量分布，同時影響到了整個體系的質(zhì)量密度與轉(zhuǎn)動慣量密度的分布，也便改變了甜點的位置。
像高爾夫球桿質(zhì)量聚集于桿頭的部分，甜點就會在桿頭的擊球區(qū)上，而棒球的球棒質(zhì)量分布相比之下更均勻，因此最佳擊球點離棒尾仍有一定距離。
當(dāng)然咯，實際的最佳擊球點還需要考慮球的最大離開速度以及球拍/球棒材質(zhì)等問題，不過通過質(zhì)量分布分析出來的甜點是個不錯的估計 ~
如果大家在家中沒有找到合適的架子或者帶孔且質(zhì)量與形狀合適的物體，也可以用筷子或者筆在手上體會體會，盡量只提供旋轉(zhuǎn)來敲打物體，體會敲擊點不同時手指受到的不同感覺的力。
學(xué)會了這個，以后敲人小腦瓜的時候就更輕松了（手動滑稽）
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