扔出去还会飞回来,回旋镖到底藏着什么魔法
看完这篇你会知道回旋镖飞回来靠的是翅膀升力和陀螺效应的联手配合,缺一不可
你有没有想过,一根弯弯的木头,扔出去之后,居然能自己转一圈飞回来?这不是魔术,也不是巧合,而是物理学在悄悄搞事情——而且原理比你想象的还要"鬼"。
回旋镖为什么会旋转飞行?
首先要搞清楚,回旋镖的形状不是随便弯的。它的两条"臂"其实是两片微型翅膀,截面就像飞机机翼一样——一面鼓,一面平。你把它扔出去的同时,还得给它一个旋转的力,就像甩飞碟一样。一旦它开始旋转,两片翅膀就都在"切"空气,上方的气流比下方跑得快,于是产生了向上的托举力,也就是"升力"。正是这个升力,让它不会直接砸地上。
这跟飞机飞起来是一个道理。区别只在于,飞机是整体往前冲来获得升力,而回旋镖是靠自己旋转来"制造"这个效果。一根弯木头,硬是把自己变成了会转的小飞机。
旋转的翅膀为什么能让它"拐弯"?
这才是最神奇的地方。回旋镖在旋转的时候,两片臂的运动速度并不一样。想象一下:它往右飞,同时顺时针旋转,那么在某一瞬间,上面那片臂是朝前切风的,速度等于"飞行速度+旋转速度";下面那片臂是往后切风的,速度等于"飞行速度−旋转速度"。速度不一样,产生的升力也就不一样——上面那片臂升力更大。
升力不平衡,就会产生一个"想把它侧翻"的力矩。但回旋镖是在高速旋转的,旋转的物体有一个牛脾气叫做"陀螺效应"——你越想推它倒,它越是往旁边转,死活不肯趴下。于是这个"想侧翻它"的力矩,就被陀螺效应拐了个弯,变成了让整个飞行方向慢慢转圈的力。回旋镖就这样一点一点地画出一个弧线,最终绕回到你手边。
普通飞出去的东西为什么不会回来?
扔块石头、抛根棍子,它们也在空气里飞,为什么不回来?关键就在"旋转"这两个字上。石头没有翅膀形状,切不出升力差;棍子就算旋转,也是对称的,两边受力一样,陀螺效应帮不上忙。回旋镖的"绝活"是三件事凑在一起才成立的:翅膀形状的截面、不对称的旋转升力、再加上陀螺效应把这个力"偷梁换柱"转成了转向力。缺一不可,少一件就飞不回来。
所以一根回旋镖能不能飞回来,扔的角度、旋转的速度,甚至当天的风向,都会影响结果。顶级的回旋镖运动员,能让它在空中飞出去将近200米,再精准地落回脚边——这背后其实是他们对物理学的极致掌控,只不过他们自己可能从来没想过这些原理。
冷知识:澳大利亚原住民发明回旋镖,最初是用来打猎的,但他们用的其实是"不会回来"的那种——会回来的回旋镖,更多是练习瞄准用的。所以问题来了:如果打猎用的武器飞回来,那才是最危险的事吧?