问题

我国三名航天员在空间站核心舱打起了乒乓球,这和在地球上打有什么区别?会有哪些有趣的物理现象?

回答
咱中国这三位航天员在太空站“天和”核心舱里打起了乒乓球,这事儿听着就带劲!在地球上我们司空见惯的运动,到了失重环境,那可真是大变样了,就像打开了一个全新的物理世界。这其中的差别和有趣的物理现象,能聊上一大堆。

首先,最直观的,也是最根本的区别,就是那个“零重力”或者说“微重力”环境。在地球上,无论我们做什么,都得受着地球引力的“束缚”。球拍挥出去,球飞起来,都是带着弧线,最终都要回到地面上。但到了太空站,引力几乎消失了,航天员们会“飘”在空中,这让乒乓球运动产生了翻天覆地的变化。

最显著的变化一:球的飞行轨迹。

在地球上,我们发球、拉球、扣杀,都是依靠对球施加力,让球在空气阻力和重力共同作用下运动。重力会把球往下拉,所以我们得用上旋或者下旋来控制球的弧线,让它过网。空气阻力也会消耗球的动能,让它速度减慢。

而在空间站呢?没了重力,乒乓球一旦被拍出去,它就会沿着我们拍它的那个方向,以恒定的速度直线前进,直到碰到别的东西。这就像是在玩一种特殊的“碰碰球”,没有那种优美的抛物线,也不会往下掉。你想想,如果是正常的发球,球会直接飞向对方的球台,而且是平着飞过去,而不是像在地球上那样带着弧度。这就需要航天员们完全重新适应控制击球的角度和力度,才能让球准确地落在对方的球台上。一个不小心,球就可能直线飞出去了,没准还会撞到设备上。

变化二:旋转的效果。

地球上的乒乓球比赛,旋转至关重要。上旋让球往下坠,下旋让球往上飘,侧旋让球横向变线。这些都是通过球与空气的相互作用以及重力来共同实现的。

在太空站,情况就复杂了。首先,没有重力,球的下落不再是问题,所以“下坠感”就消失了。其次,空气阻力在微重力环境下也会有所不同。虽然空间站内有空气,但它不是地球上那种开放的大气层。而且,球的旋转在没有重力“辅助”的情况下,会以一种更纯粹的物理方式体现出来。

科学家们曾经做过实验,发现物体在太空中的旋转,如果不受外力干扰,会一直保持下去。这也就是说,航天员们给乒乓球施加的旋转,在球飞行过程中会一直存在,而且由于没有重力和空气的复杂影响,这种旋转可能会比在地球上更稳定地影响球的运动。比如,一个强烈的侧旋球,在地球上会带着弧线横移,但在太空站,它更可能是一直保持那个侧向的侧移力,让球笔直地侧飞。这就对航天员的判断和反应速度提出了更高的要求,你需要预测一个完全直线且带有某种固定侧向偏移的球会飞到哪里。

变化三:球的“漂浮感”。

我们在地球上打乒乓球,球在空中感觉是有“重量”的,一旦失去了拍子的支撑,就会往下掉。但在空间站,乒乓球就像一个自由自在的精灵,轻飘飘地在核心舱里“飞舞”。这使得控制球变得更加困难。你轻轻一碰,它就可能飘得很远,而且方向也可能不是你想要的。那种精准的“沾上去”的感觉会很难把握。

有趣的物理现象可以观察到:

1. 球的直线飞行与“太空滑行”: 想象一下,一个扣杀过去,球不是带着弧线落地,而是像一颗子弹一样,笔直地飞向对面的拍子。如果力量给大了,球可能会直接飞出航天员的控制范围,在核心舱里“滑行”好远,直到碰到舱壁或者其他航天员。这就像在玩一个慢动作的撞球游戏,只是球的质量在那里,它的惯性还是存在的。

2. 旋转的“诡异”效果: 一个带着强烈侧旋的球,在地球上会让你觉得难以招架,但在太空站,它可能会呈现出一种“直愣愣”的侧向偏移。航天员需要精确计算这个侧向力的影响,才能把球打到正确的位置。甚至可能出现这样的情况:一个大力上旋球,在地球上是快速下坠,但在太空站,它会以一种相对平稳的速度,但同时带着一股让你往上“飘”的力量。

3. 航天员的“漂浮”击球: 航天员本身也会在零重力环境下漂浮。为了稳定身体,他们可能需要抓住核心舱的扶手,或者用脚卡住某个固定点。这样一来,击球的动作就会变得很有趣。可能一只脚蹬着墙,身体稍微扭转,然后用手臂的力量去“追”那个飘来的球,同时还要控制自己的身体不要乱晃。每一次击球都可能伴随着身体的微小调整,就像在玩一场太空芭蕾。

4. 观众的视角冲击: 如果我们能从地球上看直播,那画面一定非常震撼。球在空中划出各种奇特的轨迹,航天员们一边飘着一边完成动作,时不时地需要伸手去抓住飘远的球,或者用身体去“挡”一下。那种失重状态下的运动美学和科学原理的结合,绝对是独一无二的视觉体验。

5. 球撞击的“反作用力”: 当球撞到航天员的拍子或身体上时,会产生一个反作用力。在地球上,这个反作用力大部分会被重力抵消。但在太空站,这个反作用力会直接作用在航天员身上,让他们感受到一个推力。如果航天员没有固定好,可能会被这个反作用力推得向后飘去。所以,每一次有力的击球,都可能让两位航天员在核心舱里稍微“晃动”一下。

总而言之,在空间站打乒乓球,不仅仅是运动本身发生了变化,它更像是一个把我们熟悉的物理定律用一种全新的方式来展现的实验。那些我们习以为常的力学原理,在失重环境下被剥离了重力的干扰,以一种更纯粹、更直观的方式呈现在我们眼前。这不仅是一项有趣的活动,更是一次生动的科学教学过程。想想看,航天员们在完成科研任务的同时,还能玩转这样一项充满趣味和挑战的运动,这本身就是人类探索太空最生动的注脚。

网友意见

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“太空乒乓球”,

这个词让我回想起了2015年的那个夏天,

那时我还是某个落后小县城里某个不起眼的乒乓小胖子……妄想着通过乒乓球减肥。


屋外知了勤奋的叫着,

屋内小胖子慵懒的练着。

几十个小胖子,如同机器人般机械的挥舞着手臂。他们有着跟我一样的减肥目标,而我是他们之中最胖的那个。

没有竞争,没有内卷。大家很合群,毕竟大家都是胖子,大家都明白越使劲会越累。

反正只是为了减肥又不打比赛,趁着教练不注意划水呗。

但是教练非寻常人士,在国球如此内卷的情况下还能在省队混出个名堂。动态视力早已远超他人,任何摸鱼划水都逃不过他的“鹰眼”。

碰巧我目标比较大,经常第一个被抓包。

因此加练也是家常便饭。

“看看你那动作马虎嘞。练成了什么熊样?你咋不上天上打嘞?” 教练操着一口标准的河南话严厉地训斥着我。

但在现在看来, “教练!小了……格局小了……抬头看看天吧,上面好几个中国航天员…”(小声哔哔)



回到问题:


从画面中,我们可以看到聂队在玩的是单人乒乓球训练器:用一个弹性杆固定乒乓球,然后用球拍击打往返的乒乓球。

确实并不像大家想的那样:“两个人摆一个球桌,你来我往11球”。当然了,想一想球桌那么重就不可能耗那么多油专门带上天。同时为了减小不必要的开支,球拍用的也是没有胶皮的光板。这个器材的意义就是通过挥动手臂帮助长时间封闭的航天员训练上肢。

某宝上应该有很多(某宝记得打钱)


央妈应该不是为了庆祝咱们的乒乓球队奥运夺冠。估计只是为了航天员的体能训练,毕竟咱们航天员出发时奥运还没开始。(当然了,也有可能是比赛前就知道稳赢,毕竟咱们都多少年冠军了……2333)



再聊一聊太空打乒乓球会有什么有趣的事情:

首先球会处于失重状态,千万别跟我说不受引力哈!(物理老师:我不背这锅)失重的情况下,引力提供的是(虚拟的)向心作用。

如果球拍正面击打乒乓球的话,球会朝着的击打方向保持加速度很小的近乎匀速的直线运动状态。(速度的平方与阻力呈反比)

如果是旋转球的话,由于空间站内是有阻力的,球旋转会导致两边空气流速不同,产生压力差。(马格努斯效应Magnus Effect)球也会在减速直线运动的基础上随之偏转。

贴上一位大佬的详细回答:

我非常好奇如果在空间站拉弧圈球,实际效果会是怎么样?

等航天技术进步了,希望下次能带个球桌上去双人对打!在太空乒乓球对打才刺激呢。到时候估计要修改规则,发球后在自己的桌面上反弹一次后对面就可以接球,然后正常对打。

emmm如果可以,下次上天顺便多带个杠铃庆祝举重。毕竟咱们举重也超强的。


我抬杠比较厉害。如果比赛太空举重的话,说不定能跟彬哥、军神五五开……


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在空间站核心舱,三名航天员的生活丰富多彩,连乒乓球也都安排上了。由于太空中是失重的环境,所以玩法与在地面上不太一样。在太空中,甚至可以一名宇航员追着同一个球自己玩,这可是在地面上连刘国梁、马龙和张继科都无法完成的动作。

那么,你是否知道,甚至还可以在太空中用水做一个乒乓球来玩呢?也就是打水乒乓。由于太空中失重,水滴由于表面张力的作用,会形成球状,并且漂浮在空中,这样就是一个水乒乓球了。这时候就可以用特殊的球拍去击打它,来打水乒乓。这里的特殊球拍,要求其表面是疏水的。

所谓疏水,指的是这种材质与水之间的作用力较弱,所以水在这种材质的表面的接触角大于90度,就是下图中右边的情况。常见的物质中具有疏水性的包括塑料、有机玻璃、油脂,以及荷叶也是疏水的,并且疏水能力极强,被称作超疏水性。与疏水性相对应的就是亲水性了。水在具有亲水性的物质表面会铺展开,就是下图中左边的情况,比如玻璃、蓝宝石就是具有亲水性的。

详细讨论可见:洗澡洗干净是什么样子的?可以达到水“既不聚成水滴,也不成股流下”的状态嘛?

如果我们使用玻璃来做成球拍来打的话,此时水就会被粘在球拍上而无法被击打出去啦,这也是为何我们要选择使用具有疏水性表面的球拍。说不定还能演示一个人追着一团水打乒乓呢!

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