赛文奥特曼的头镖是如何做到来去自如的？| 正经玩

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赛文奥特曼的头镖是如何做到来去自如的？| 正经玩

Original Shiny&Tom 中科院物理所 2020-09-09

作为特殊的存在

赛文奥特曼熟练的头镖技术

一直在小编心中留下了深刻印象

为了破解这一困扰多年的难题

小编仔细观察赛文奥特曼的发射动作

结合力学分析

发现了头镖发射的可能原理

实验器材

所标杯、白纸、硬纸板、剪刀、胶带

实验过程

首先在白纸上画出

回旋镖的轮廓

方便后面的裁剪

再用胶带把轮廓图粘在硬纸板上

用剪刀沿着画好的轮廓

剪出回旋镖的雏形

最后将回旋镖的三个角

稍微弯折一下

这样一个简易的回旋镖

就制作完成了

快去试一试吧

发射时的手部动作

原理解说

回旋镖，也叫飞去来器（boomerang）。它有很多形式，我们玩的是三叶型的，澳洲土著狩猎所使用的是香蕉型的，赛文所使用的是斧型的~

小编一直很好奇，赛文的冰斧为什么能在发射出去之后飞回来呢？直到小编仔细观察了赛文发射冰斧时的情形，发现与我们发射回旋镖的过程有几分相似。

流程是差不多的

第一点，扔出去的时候一定要拨腕，让回旋镖绕对称轴转起来。

第二点，回旋镖的旋臂在飞之前需要稍微弯一下。

第三点，要将回旋镖竖着扔出去。

对于第一点，回旋镖绕自身的对称轴旋转时，会有一个沿着对称轴的角动量，如下图所示。这就使得回旋镖像是一个在空中转动的陀螺。

对于第二点，压弯旋臂会使旋臂在飞行的过程中受到空气产生的升力，升力的方向与我们弯曲的方向有关（实验中的是与角动量的方向相同）。而且升力会随着旋臂相对空气的速度变大而变大。

对于第三点，从上图可以看到，当回旋镖的质心以v的速度运动时，回旋镖的上沿相对空气的速度是v+u，下沿的相对速度是v-u。根据第二点所讲，我们可以知道，上沿受到的升力F1要大于下沿受到的升力F2，所以两个升力相对质心合力矩如下图所示，与回旋镖的角动量垂直。

这时我们可以联想陀螺的进动，由于力矩M的作用，角动量L的方向会发生改变，这对应着回旋镖对称轴的方向发生改变，也就是说回旋镖的姿态在飞行的过程中会不断发生改变。而飞行姿态的变化意味着升力的方向在不断变化，这样一来，变化的升力会为回旋镖提供做曲线运动所需要的向心力，使回旋镖在空中划出曲线形轨迹。

当参数（半径、质量、初速度等）满足某种条件时，曲线可以再次经过出发点，回旋镖就可以完成回旋，飞回我们的手里。如果参数不满足相应的条件，那......那就翻车呗~

看着刚飞出去不久就回到手中的回旋镖，小编不禁有了一个大大的问号？“童年飞出去的纸飞机，到现在才飞回手里。”这得是啥样的纸飞机，以多大的初速度，按什么轨道发射出去才能做到呢？（理工男的正经疑惑）

本文部分视频在白叔不白的帮助下拍摄完成

参考资料

[1]Boomerang Trick Shots | Dude Perfect

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