由中国女子排球队以及一众明星主演的电影《夺冠》，大家已经看过了吧？今天，我们就来聊一聊排球背后的科学原理。
在排球以及其他球类运动比赛中，经常能看见球的飞行轨迹为一条曲线，而且一般情况下，这种「曲线球」只会在球在空中旋转飞行时发生。而就是这样一个看起来似乎不太起眼的细节，背后的门道却不少。
球为什么会旋转其实十分好理解，排球的表面并非绝对光滑，击球作用力作用到球体上时，没有通过球的重心，所以才能让球在前进的同时还不断的旋转。
而在空中旋转的球为什么能飞出曲线轨迹，就不得不先提到著名的伯努利原理和马格努斯效应了。
伯努利原理是马格努斯效应的底层原理，首先根据伯努利原理，在一个流体系统，比如气流、水流中，流速越快，流体产生的压强就越小；反之，流速越慢，流体产生的压强就越大。
这样就导致旋转物体出现压力差，并形成横向力，同时由于横向力与物体运动方向相垂直，因此这个力主要改变飞行速度方向，因而导致物体飞行方向的改变，而这个现象，就是马格努斯效应了。
通俗点解释来说就是，一个转动的球它会带动周围一些空气一起旋转。
空中旋转飞行前进的排球示意图但当球周围旋转的空气撞上迎面刮来的空气，其中一侧旋转的空气与刮来的空气流动方向一致时，刮来的空气流速会加大，这一边的空气会变稀薄，形成低压区。
图中右侧为低压区
而球的另一侧则相反，旋转的空气与刮来的空气方向相反，起了「冲突」，像是撞在一起堵住了一样，那么刮来的空气流速会变小，这一边的空气也会变稠密，从而形成高压区。
图中左侧为高压区
这使得两边的压力差出现，形成横向力，压强大的一边总是压着小球向另一边偏移一点，进而产生曲线轨道，而这个现象就是马格努斯效应了。
高压区也为受力方向
不止排球中的曲线球原理是如此，其他球类的曲线运动也同理。国外就有团队用篮球做过的一个惊人的马格努斯效应实验，可以让我们更加直观的了解马格努斯效应，以及它和伯努利原理之间的联系。
实验团队将一个篮球随手扔下峡谷，可以看到篮球虽然被风吹的到处飘荡，但还是落在了差不多是正下方的位置，轨迹没有太大的偏移。
而第二次扔球的时候，则是旋转着将球扔下，这时奇迹的一幕发生了，明明没有使什么力气，但球却飞出了曲线轨迹，滑翔出很远。
这一幕就将伯努利原理和马格努斯效应，以及这两者之间的联系，诠释的十分到位了。如果家里室内空间充足，或有条件合适、不会造成危险的室外空间，家长们也可以用小一点、重量轻一点的球，带孩子稍微尝试一下这个小实验。
除此之外，还有3个不需要复杂材料，简单易上手的伯努利原理小实验：
两张纸的伯努利原理实验
伯努利原理实验中最简单、也是最好理解的一个，可以说是这个只要准备两张纸就足够的实验了。纸张选择普通A4纸即可，双手各拿一张，动作如下：
然后用嘴向两张纸中间吹气，就会发现纸不但没有被吹开，反而被吸在了一起。
这个现象就可以用伯努利原理来解释：由嘴吹出的气流会快速的经过两张纸中间，使得两张纸中间的流速快，压强小，而这时纸两侧的大压强就会压着纸张向中间进行运动，所以才会出现纸没有被吹开，反而是吸在一起的现象。
本实验中图片素材来自中国科技馆云享科学系列视频
两个气球的伯努利原理实验
也可以将上个实验中的两张纸替换为两个气球，做法也很简单，将两个气球吹满气，大小要尽量均等。
气球封口后，在封口处系上细绳子。
接下来像刚才拿着两张纸的动作一样，双手分别拿着两个气球的绳子，让它们平行相对且中间留有10-15厘米的缝隙。
然后用一个圆纸筒向气球中间吹气。
就会发现气球没有被吹开，反而是和刚刚的两张纸一样，是相互靠近的。
悬浮的乒乓球
「悬浮的乒乓球」这个实验也是伯努利原理实验，但操作上相对更复杂一点，不过能有效锻炼孩子的动手力和反应力。
首先准备好吹风机和一个乒乓球，打开冷风开关，然后把乒乓球放在出风口的正上方，这时就可以看到乒乓球没有被吹飞，反而是悬浮在空中。
吹球（也可以换一个稍大点的球）的时候，也可以试着慢慢倾斜吹风机，就会发现即使倾斜，球也没有掉下来，而且被风控制着。
那么新的问题来了，为什么球可以被风控制着呢？这当然也是基于伯努利原理，不过要比前两个实验多一些知识点：
当球置身于流速较快的气流中时，气流中的压强是小的，而周围的压强虽然没变化，但相对于气流中的压强是大的，大气压会随时把球压回气流中心，进而把球束缚在气流中，以至于我们可以用气流来控制小球。
关于伯努利原理，还可以看看这部郑州科技馆出品的动画短片，里面画风可爱，语言通俗易懂，不仅解释了伯努利原理，还提到了伯努利原理会出现在生活中哪些场景中，以及注意事项。
想要更多的陪娃秘笈？
欢迎加入我们的家长群
群里每周都有分享
还可以和家长老师们交流经验
帮孩子全方位提升
▼▼▼
