悠悠球,是一项花式纷繁、极具观赏性的手上技巧运动。据传起源于菲律宾狩猎民族,他们在狩猎和战斗中所使用的一种武器——在绳子前端悬挂着重物,并且“YO-YO”在菲律宾的土语(Tagalog)中是“回来”或“去回来”的意思。那么,甩出去的悠悠球为什么能自己滚上来?
首先,我们来看悠悠球的结构。传统的悠悠球是单股绳直接系在轮轴上,而现代的悠悠球采用的是双股绳设计,我们可以将悠悠球的轮轴和轮盘看作一个刚体。悠悠球被向下甩出的过程中,在重力和人给予的初始冲量的作用下会向下运动,同时在重力和绳子对其的力矩作用下,它会开始转动。
而从能量的角度来看,悠悠球在下降的过程中将重力势能逐渐转换成平动动能和转动动能。在玩家将球向下投掷后,球由于重力自然下落,但在途中受到轴承上绳子的牵引力而产生类似于飞轮的转动。随着重力势能的减少,悠悠球的下落速度会越来越快,转动的速度也会越来越快。当细绳全部展开后,下落速度和转动速度将达到最大值,这时原来的重力势能完全转化为平动动能和转动动能。
在转动惯性的作用下,悠悠球位于最低点时仍会继续旋转,但此时细绳已经全部展开,悠悠球已不可能继续往下走,由于细绳与轮轴是固连的,继续旋转就会从另一个方向开始缠绕细绳,开始爬升,即所谓的“自己滚上来”。但由于细绳不是完全弹性体,在悠悠球转向的过程中平动动能会有所损失,在向上运动时不会回到初始位置,因此需要在初始时将悠悠球“甩”出去或在最低点时迅速提一下细绳以补充能量损失,这便是甩出去的悠悠球能自己滚上来的原因。
为了使悠悠球在最低点处悬停足够长的时间来完成一些高难度动作,厂家发展了一系列现代化悠悠球——轴承型、离合型悠悠球等。这也就是市面上悠悠球价格水平不等的原因。正常情况下,悠悠球玩家使用的一颗悠悠球,市价应该达到200元人民币及以上。而能够拿去参赛的悠悠球,有的价格可是上千元不等。
对于轴承型的悠悠球,内外圈之间装有若干小钢珠共同滚动,这种设计可以达到阻隔内外圈之间的摩擦力的目的。这种悠悠球虽然绳子绕在外圈上,但内圈仍然能够全速转动,这样的平衡感设计让悠悠球扔出去和收回来都很顺畅,同时悠悠球能长时间在线上旋转,而且保证速度不会慢下来。
属于我们童年的悠悠球现在可能不会再拿起,但是我们可以运用在成长过程中不断增长的知识,来解释小时候玩的一些玩具的原理。
(陈志斌)
悠悠球,是一项花式纷繁、极具观赏性的手上技巧运动。据传起源于菲律宾狩猎民族,他们在狩猎和战斗中所使用的一种武器——在绳子前端悬挂着重物,并且“YO-YO”在菲律宾的土语(Tagalog)中是“回来”或“去回来”的意思。那么,甩出去的悠悠球为什么能自己滚上来?
首先,我们来看悠悠球的结构。传统的悠悠球是单股绳直接系在轮轴上,而现代的悠悠球采用的是双股绳设计,我们可以将悠悠球的轮轴和轮盘看作一个刚体。悠悠球被向下甩出的过程中,在重力和人给予的初始冲量的作用下会向下运动,同时在重力和绳子对其的力矩作用下,它会开始转动。
而从能量的角度来看,悠悠球在下降的过程中将重力势能逐渐转换成平动动能和转动动能。在玩家将球向下投掷后,球由于重力自然下落,但在途中受到轴承上绳子的牵引力而产生类似于飞轮的转动。随着重力势能的减少,悠悠球的下落速度会越来越快,转动的速度也会越来越快。当细绳全部展开后,下落速度和转动速度将达到最大值,这时原来的重力势能完全转化为平动动能和转动动能。
在转动惯性的作用下,悠悠球位于最低点时仍会继续旋转,但此时细绳已经全部展开,悠悠球已不可能继续往下走,由于细绳与轮轴是固连的,继续旋转就会从另一个方向开始缠绕细绳,开始爬升,即所谓的“自己滚上来”。但由于细绳不是完全弹性体,在悠悠球转向的过程中平动动能会有所损失,在向上运动时不会回到初始位置,因此需要在初始时将悠悠球“甩”出去或在最低点时迅速提一下细绳以补充能量损失,这便是甩出去的悠悠球能自己滚上来的原因。
为了使悠悠球在最低点处悬停足够长的时间来完成一些高难度动作,厂家发展了一系列现代化悠悠球——轴承型、离合型悠悠球等。这也就是市面上悠悠球价格水平不等的原因。正常情况下,悠悠球玩家使用的一颗悠悠球,市价应该达到200元人民币及以上。而能够拿去参赛的悠悠球,有的价格可是上千元不等。
对于轴承型的悠悠球,内外圈之间装有若干小钢珠共同滚动,这种设计可以达到阻隔内外圈之间的摩擦力的目的。这种悠悠球虽然绳子绕在外圈上,但内圈仍然能够全速转动,这样的平衡感设计让悠悠球扔出去和收回来都很顺畅,同时悠悠球能长时间在线上旋转,而且保证速度不会慢下来。
属于我们童年的悠悠球现在可能不会再拿起,但是我们可以运用在成长过程中不断增长的知识,来解释小时候玩的一些玩具的原理。
(陈志斌)