不论是在武侠小说中经常出现的暗器“飞镖”,还是在河边无聊时捡起石头玩得“打水漂”,它们虽然都可以到达指定位置,但是注定踏上了有去无回的旅程。而今天的主角“回旋镖”却与众不同,它不仅能够向外飞行一段距离,还可以自行返回到发射者手中,因此,吸引着众多人进行尝试和挑战。

回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(1)

但是,在感叹人们日益精巧的回旋镖技术时,也不禁好奇这背后的原理,为什么将回旋镖扔出后,它还能自己飞回来呢?

以最传统的“V”字型回旋镖为例,用手触摸镖翼的边缘就会发现,它并不是平整的,而是一道光滑的曲线。这和飞机的机翼非常相似,即特殊的界面形状会使空气的流速加快,根据伯努利原理可得,流速大的地方压强小,因此,镖翼两侧就会形成压强差,从而为回旋镖提供了一个侧向的升力。

回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(2)

回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(3)

而除了截面形状的特殊,回旋镖还在不停地进行着自旋。我们可以把这个运动过程想象成一个转动的陀螺,它在被鞭子抽打后,不仅仅会发生自旋,还会在地面上绕着一个铅直轴进行旋转,而这种绕行运动就被人们称作“陀螺进动”。

回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(4)

了解了以上两个原因之后,我们就可以具体分析回旋镖的运动过程。当半径为a的镖被甩出后,它以角速度ω自旋的同时以速度v向前运动。在镖翼的一端运动到最高点A位置时,它的旋转方向与速度v同向,速度加快,为v aω;而在最低点B,二者方向刚好相反,速度减慢,为v-aω。因此,A点受到的侧向力要大于B点受到的侧向力,两个力大小不等,它们的合力力矩就会促使回旋镖就像前面提到的陀螺一样,在空中绕一个大圈,最后回到发射者的手中。

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这个原理听起来有些复杂,但是早在1770年,库克船长抵达澳大利亚东海岸时,就发现当地的土著在使用这种弯曲木头捕获猎物。现在,回旋镖已经成为澳大利亚土著人的标志,2000年,悉尼奥运会会徽的设计者,更是把回旋镖的形状与奔跑的姿势巧妙结合在一起,将这一古老的历史文化传递给了全世界。而除了澳大利亚,欧美国家同样盛行回旋镖运动,德国北部的基尔市还会定期举办世界性的回旋镖锦标赛。

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回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(9)

回旋镖为啥能回旋(有趣的科学现象)(10)

最后,必须提醒一点:娱乐和运动的同时也不要忽略安全问题。首先,要选择一个相对开阔的场地(软质地面),避免伤害到路人。其次,回旋镖的速度很快,杀伤力较大,因此,接镖时要时刻小心,量力而行。

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