高分求篮球中的流体问题

飞行的球体在空中的力学分析

正如牛顿在近300年前所发现的，每一个作用力都有一个大小相等，方向相反的反作用力。空气中旋转的球体同样如此。当旋转的球体带动周围的空气向一个方向旋转，球体外表面附近的一层气体粒子将产生与球旋转方向相一致的空气“环流”，以减少球体后部区域的气流波动，与此同时，因为球体旋转，它将受到一个与旋转方向相反的力作为回应。例如，如果球后旋带动空气向下旋转，空气就会产生一个向上的对球的反作用力，球体即得到一个托浮力。相反，如果球在空中不旋转，它所受到的空气阻力，将随着球速的增大而增大。篮球的质量虽然较轻，但横截面积较大，所以在空中所受的阻力也较大。特别是在远距离投篮中，如果球不旋转或旋转程度不够，其所受到的阻力就更大。当球速越快，空气自球体表面分离的时间越早，球后的波动也就越大。这样球体前后的空气压力差就使球体受到较大的形状阻滞。且球行进得越快，阻滞也越大。
通过以上分析我们可以认识到，旋转的球体可以减轻空气的阻力，且受空气反作用力作用。如后旋球，就能使球飞行的更高更平稳，增高投篮弧度，增大球的入篮角，为提高投篮命中率创造了条件。
后旋球在空气中的流体力学分析及优势

篮球在飞行下落过程中，入篮角越大，暴露在球体下方的篮圈面积也越大，球越容易中篮。当球以一定的入篮角接近篮圈，与球的运动路线小于直角的“篮圈通道”就成为一个椭圆形。入篮角越小，此“通道”的椭圆直径也越小。当入篮角小到该椭圆直径等于球体直径时，就达到了球的入篮角度的最下限。

后旋球在空中飞行的时候，由于球向后旋转，球的上下两侧所受到的气流速度与空气压力不一样。在球的上侧，是球附近的气流速度与球体旋转速度的合成；球的下侧，是气流速度与旋转速度的分解。
因此，相对而言，球上方的气流速度快，下方的气流速度慢，由伯努利定律知