籃球裏沒有彈簧,爲什麼彈性還那麼好?

昨天刷AI man劇,下面的相關推薦是牢大的採訪,採訪期間,採訪者問了一個問題:爲什麼籃球裏沒有彈簧卻還這麼有彈性?

牢大:左 採訪者:右

牢大本能地回了一句:“因爲籃球裏面有空氣”。但採訪者不買賬,用一個問題就把牢大嗆住了。

要我說,這個問題就顯得主持人像是在找碴了。因爲能彈起來的籃球是必須經歷一個下落的過程,而充滿空氣的房間時刻與地面保持相對靜止,不彈起來纔是正常的。一個合理的問法應該是這樣的:爲什麼摔倒的人體裏也有氣體,但彈得沒有籃球高?(溫馨提示:爲了您的身體健康,請不要嘗試檢驗您或您身邊人的彈性。)

注意力驚人的朋友們可能早就發現了關鍵的因素:籃球能發生彈性形變。若用能量守恆定律來分析下落的過程,能清晰發現這個過程裏的能量轉化路徑大致如下:

  • 下落階段,籃球從高處被往放,籃球的重力勢能轉換爲籃球的動能。

  • 接觸地面階段,籃球底部被擠壓,籃球皮被拉伸,籃球內部的空氣被壓縮。籃球大部分的動能被存儲到了拉伸的籃球皮和壓縮的空氣裏面。

  • 彈起階段,當籃球沒有往下的動能以後,籃球皮和內部空氣開始恢復爲最初的狀態,於是被存儲起來的能量開始轉化爲能讓籃球彈起的動能,籃球就這麼離開了地面。

彈簧之所以能在被壓短後彈出,就是當它發生彈性形變時,它能將外部壓短它的能量儲存起來,然後在外力撤去之後釋放。而人類之所以彈得沒有籃球高,那是因爲身體組織沒有足夠的韌性,在摔倒的時候容易發生非彈性形變(即不可逆的形變,如挫傷、骨折),能量隨着組織的損傷而流失,自然就沒有餘力來支持人體的彈起。當然,也不排除部分超人朋友能在下落時把地踩裂的可能性,這時的能量就因爲地面的非彈性形變而被大量分散到了飛濺的碎屑中,自然也無法讓人體彈起。

這種能量轉換的現象可以通過實踐被觀測到。如果籃球內氣壓充足,籃球觸地後能恢復迅速,反彈高度就較高;如果氣壓不足,籃球與地面接觸的地方變得扁平,那大部分能量會在形變過程中耗散,籃球的反彈高度明顯降低。

歸根結底,牢大的答案歪打正着,但它沒有揭示這個現象的本質。空氣的作用是維持籃球的形狀,讓籃球整體能像一個彈簧一樣發生彈性形變。籃球之所以能彈,是因爲籃球本身就相當於一個被空氣撐起來的彈簧。

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