问题

为什么捏刀尖扔飞刀的时候,几乎都是刀尖先撞在目标物体上?

回答
你问的这个问题,其实很有意思,也涉及到一些物理学上的基本原理。之所以我们看飞刀表演或者自己玩的时候,飞刀几乎都是刀尖先着地,主要有以下几个原因,而且它们是相互关联的:

1. 动量守恒与惯性:

想象一下你在扔飞刀,你给了它一个旋转和向前的力。这个力和旋转是怎么传递到刀上的?当你捏住刀柄,用手腕或者手臂的力量将它向前推出,并且赋予它旋转时,你实际上是在给整个飞刀施加一个切向的力。

向前运动: 飞刀作为一个整体,获得了一个线性的动量,这会带着它向前飞行。
旋转运动: 同时,你通过捏刀柄的手,给刀施加了一个力矩,让它围绕着刀柄到刀尖的轴线旋转。这个旋转的目的是为了稳定飞行。

关键在于,当你松手的那一刻,这个向前推的力和旋转的力矩就传递给了飞刀。根据牛顿第一定律(惯性定律),物体会保持其运动状态,除非受到外力作用。所以,飞刀会继续向前飞行,并保持它被赋予的旋转。

那么,为什么是刀尖先到?这里就涉及到惯性和质心的概念。

质心: 飞刀的质量分布是不均匀的。刀尖部分通常比刀柄更轻,而刀柄和刀身大部分重量集中在靠近刀柄和刀身交界处。飞刀的质心(center of mass)会更偏向刀柄那一侧。
旋转的影响: 当飞刀旋转时,它的运动方式有点像一个陀螺。旋转会提供一种“稳定”的力量,让它在空中保持一个相对固定的姿态。这个姿态通常会使得飞刀的轴线(也就是你扔出去时它绕着转的那条线)与飞行方向保持一个相对垂直或者略微倾斜的角度。

当你向前扔出并旋转飞刀时,它会沿着一个抛物线轨迹飞行,同时不停地旋转。由于飞刀不是一个均匀的球体,而是有一个明显的“头部”(刀尖)和“尾部”(刀柄),当它在空中做旋转飞行时,惯性会使得质量更大、更靠近质心的部分(刀柄侧)倾向于继续保持它在旋转中的位置,而质量更轻、距离质心更远的部分(刀尖侧)则更容易受到旋转和飞行方向的影响而发生偏移。

更直观地说,就像你在甩一个系着绳子的哑铃。当你在旋转时,绳子末端的哑铃会往外甩,而靠近你手的部分则相对稳定。飞刀也是类似的,虽然它更像是在绕着一个轴线旋转,但整个刀身都在运动。

2. 旋转的稳定性与“回旋”效应(虽然不是真的回旋):

飞刀被设计成旋转扔出,这不仅仅是为了好看,更是为了稳定飞行。这种旋转有点像子弹的膛线,能够让飞刀在空中保持一个比较稳定的飞行姿态,不容易翻滚失控。

当飞刀在空中旋转时,它的重心(质心)会围绕着旋转轴线做圆周运动。由于飞刀的形状,这个旋转轴线通常会通过刀柄到刀尖的某个区域。

力的传递: 你扔出去时,给了一个向前的力。当飞刀旋转时,这个力会作用在刀的各个部分。然而,由于飞刀的形状,这种旋转会使得它在飞行过程中,刀尖那一端实际上会有一个微小的“前进”趋势,而刀柄那一端则相对“稳定”在旋转运动中。

这就像你在拧一根螺丝。你用力转动螺丝刀,螺丝刀柄在你的手里转动,而螺丝刀尖则在向里推进。飞刀的旋转和飞行,虽然不是在推进某个东西,但这个旋转确实会影响刀尖和刀柄的相对运动。

3. 最佳着陆姿态的形成:

飞刀之所以设计成那样,就是为了能在空中以一种可控的方式飞行,并且最终能以一个“插入”的方式击中目标。

空气动力学: 虽然飞刀飞行时的空气动力学远比子弹复杂,但我们可以简单理解:刀尖的设计是为了穿透。当飞刀以一定的旋转速度向前飞行时,它会趋向于形成一个稳定的姿态,使得刀尖指向飞行方向的前方。
动量传递的最终表现: 经过一段飞行距离,飞刀的动量会传递给目标。为了最大化插入效果,让飞刀能够牢固地钉在目标上,刀尖先撞击是最有效的方式。

可以想象一下,如果你用刀柄去撞击,你很难把它钉在墙上。刀尖的设计就是为了这个目的。而从你扔出的那一刻起,由于前面提到的惯性和旋转效应,飞刀的姿态会逐渐调整,最终在接触目标时,往往会呈现出刀尖朝前,准备插入的状态。

总结来说,你可以这样理解:

你扔出的飞刀,不仅仅是向前飞,它还带着一个旋转。这个旋转就像一个稳定的陀螺,让飞刀不会随意乱飞。但飞刀不是一个均匀的棒子,它有尖有柄。由于质量分布不均,以及旋转带来的惯性效应,飞刀在飞行过程中,会有一个自然而然的调整,使得刀尖那一头更容易“超前”一点,或者说,整个刀身会倾向于以一种“刀尖先行”的姿态去接近目标。 这种姿态是你在投掷时,通过合适的力度和旋转,共同“调教”出来的结果。

最终,无论是为了让飞刀牢固地插进目标,还是因为物理惯性和旋转带来的自然倾向,刀尖先着地都是一个非常普遍且有效的飞行结果。

所以,下次你看到飞刀表演,或者自己尝试的时候,可以留意一下,飞刀在空中那种“嗖嗖嗖”的旋转,以及最后“噗”地一声插进靶心的那种精准,都是这些物理原理共同作用的结果。

网友意见

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曾经也很奇怪这个问题,直到有一次看见路边一个老大爷练飞刀,看了很久,大概明白了。

那老爷子一般出手十次会有那么一两次刀柄“贴脸”,就是直接bia到靶子上而不是扎到靶子上。

显然飞刀出去的时候,是个不断翻跟斗的过程,但是可以通过出手的力度来控制翻几个跟斗到靶子上。毕竟靶子是固定的,也不远,大概有五米左右。时间长了,肌肉形成记忆,中标的概率就高了。

—————一点题外话———————

我觉得这问题挺有意思的。即使有很多人去解释,即使有大把的视频可以观看,仍然有为数众多的人,觉得飞刀“翻着跟头”向前是个不可思议的事儿,是个侮辱智商的事儿。

下载个飞刀杂技的视频,一帧一帧看看很难么。到底是什么原因导致这么多的人会这么认为呢?

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