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科普摄影展

“科学与美”

“科技摄影与物理影像”、“科学摄影”课程师生作品 - 科普摄影展

旋转网球甩出的水滴·宋洪晓
2025-12-17 18:39  

旋转网球甩出的水滴·宋洪晓

这张照片以极高的快门速度定格了一颗湿漉漉的网球在空中高速旋转时甩出水珠的瞬间。画面中,鲜亮的黄色网球悬浮于绿意盎然的背景之上,周围环绕着一圈圈细密而有序的水滴轨迹,宛如行星绕日运行的轨道,又似宇宙星云般充满动感与诗意。这些水滴并非杂乱飞溅,而是呈现出清晰的螺旋状分布,生动展现了物体旋转运动中的物理规律。

这幅影像背后,蕴含着流体力学与经典力学中关于离心力、表面张力与惯性运动的核心原理。

当网球被浸湿后快速旋转时,其表面附着的水膜会受到强烈的离心作用。由于水分子具有惯性,它们倾向于保持原有的直线运动状态,而网球的旋转迫使水向外围“甩出”。这一过程可理解为:水滴在球体表面随球转动,但当其所受的向心力(由表面摩擦和粘附力提供)不足以维持圆周运动时,就会脱离球面,沿着切线方向飞出。

然而,水滴并非均匀地从球体各处飞离,而是集中在特定区域——这是因为网球表面的毛绒结构和旋转轴的存在,导致水膜分布不均,且不同位置的摩擦力和空气阻力有所差异。此外,水滴在脱离瞬间还受到科里奥利效应(Coriolis effect)的微弱影响,在旋转参考系中表现为偏转趋势,进一步塑造了水滴的螺旋路径。

更有趣的是,水滴的分布呈现出多层同心环状结构,这是由于网球在旋转过程中不断有新的水滴从不同角度脱离,叠加形成连续的轨迹。高速摄影技术将原本肉眼难以察觉的瞬态过程清晰呈现,使我们得以“看见”旋转带来的动态场。

同时,水滴的大小和飞行距离也受到表面张力的影响——较小的水滴因表面张力较强而更易保持完整形态;较大的液团则可能在离心力作用下分裂成多个微小水珠。这种复杂的相互作用,正是自然界中流体行为的真实写照。

《旋转网球甩出的水滴》不仅是一次视觉上的惊艳捕捉,更是对物理世界微观机制的诗意诠释。它让我们意识到:哪怕是最简单的日常动作,也隐藏着深邃的科学之美——旋转、飞溅、轨迹,皆是自然法则在无形中编织的乐章。


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