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宇宙运动弹弓效应
弹弓效应：这个名词其实是由大空船而来的，在赛车界也有。同样在球类运动中也有。“弹弓效应”本来是一个物理名词，指的是小天体或航天飞行器借助于大质量天体的重力来获得更大的动能，后来这个概念被推广开来就是借助外界条件来是自己获得加速度的意思。
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基本信息
宇宙的弹弓效应
赛车运动中的弹弓效应
球类运动中的弹弓效应
相关词条
参考资料
基本信息
弹弓效应：Slipstream字义上指的是一种(螺旋桨引起的)高速气流、滑流。
在赛车当中，这个名词可以这样理解：由于速度很快，赛车在空气中划开了
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弹弓效应
一个空气密度较低的区域，就是赛车当中经常提起的“真空带”，这是如果紧紧跟随前车的话，就会恰好处于这个区域当中，也就是说，赛车周围的空气密度是很低的，那么赛车的阻力就会很小，也不存在克服升力的问题，所以会越来越快，当接近前车的时候，一旦你突然离开这个区域，会使车子的下压力突然增大，达到快速超越对手的目的。这种利用空气动力学效应超车的方法，这就是“弹弓效应”。
因为前车的真空效应，同时会引起一个负压，按照空气均布原理，必定要有空气补充到这个区域里，所以车在负压的影响下，就象被前车牵着跑，所以油门即使不踩到底，也会跟住前车，而在距离恰当的情况下，一旦油门踩到底，爆发出来的力量就等于“前车的牵引力+自身动力”，所以利用“弹弓效应”超车是很有效的方法。但是由于空气密度低，会导致赛车的近期和散热不良，这也是“弹弓效应”的弊端。
但空气的阻力也突然增大，为何不和向前的力抵消呢？
这个就是一个空气动力效应的典型例子，在前车鼻锥向后延伸的两边15度的范围内，气流仍处于向反向补充的状态，所以在和真正超过前车之前，气流的方向始终对后车有利，这种效应叫做“HighSigh”。下压力增大，的确会引起阻力的增大，但是那是在超车末端，一般“弹弓效应”在直道比较明显，所以，在进入弯道以后基本处于超车的末端，这时就是看谁的抓地力强了。
宇宙的弹弓效应
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宇宙中的弹弓效应
宇宙弹弓效应(Gravityassist)以宇宙飞船为例来说就是藉助星球引力使宇宙飞船加速的原理。因为以现在的燃料技术，宇宙飞船自己走不了多远，要去太阳系外围的星球或冲出太阳系，几乎不可能。但如果把宇宙飞船当作一颗小星球sp（smallplanet），以太阳s(solar)为中心绕转，通过精确计算使sp在运行过程中进入大行星bp(bigplanet)（如：木星）引力场，这里要注意的是sp不能被bp引力场俘获而成为了其卫星，所以在计算sp运动轨道时一定要足够精确，既能让sp被bp引力场加速，又不能被bp俘获。sp在进入bp引力场时会被由万有引力衍生出的多种力（bp自转力，bp公转力，bp卫星的引力）加速，被加速后的sp动能增加的轨道离s的平均距可能会变得更远，脱离s引力场的趋势会增加。现在科学家的假想是，如果在多次加速后，sp有可能达到“第三宇宙速度”，也称“逃逸速度”，即可以脱离太阳引力，飞向太阳系以外的空间。
宇宙飞船利用地心引力的原理来改变轨道，这和太阳系中其他小型天体轨道改变的原因相似。比如，来自外太空的彗星，常常会被几个大型天体（木星经常扮演这种角色）的重力吸引，被拽进了太阳系的内部。
如果没有受到其他因素的影响，卫星和宇宙飞船都会遵守轨道能量与角动量的守恒原则，沿椭圆形轨道围绕一个较大的天体运行——我们把这个较大的天体称为主天体。但是，当宇宙飞船逐渐飞近一颗卫星——后者也围绕同一个主天体运转，它们就会交换轨道能量和角动量。因为轨道能量与角动量的总和是恒定的，所以在这二者的接近和交换过程中，如果宇宙飞船得到了更多的轨道能量，那么卫星的轨道能量就会相应减少。而且，轨道周期长度和轨道能量成正比，因此宇宙飞船的轨道能量增强时，它的轨道周期也会随之延长，这就是弹弓效应——当然，卫星的轨道周期就会缩短。
宇宙飞船的质量远远小于卫星，所以弹弓效应对它轨道的影响也就远远大于对卫星的影响。例如，飞往土星的“卡西尼号”太空探测器，质量只有3000千克，而土星最大的卫星“土卫六”，质量则高达1025千克。这样，当卡西尼号飞近“土卫六”时，它受到弹弓效应的影响，将比“土卫六”受到的影响高出20个数量级。
当宇宙飞船从卫星的“背部”越过时，会获得比围绕主天体运行时更快的飞行速度，也获得更大的轨道能量。这种情形，就像是用弹弓把宇宙飞船抛向一个更大的运行轨道一样。我们也可以让宇宙飞船从卫星的“前面”飞过，这样就能减慢它的飞行速度（也降低它的轨道能量）。我们甚至可以让宇宙飞船在卫星的“头顶”或“脚底”飞行，以改变它前进的方向——也就是说，只改变宇宙飞船轨道的轴向和角动量大小。当然，所有的这些调整会造成卫星轨道能量和角动量的逆转换。不过因为卫星的质量很大，因此跟其他影响卫星轨道的作用力相比，弹弓效应造成的变化就显得微不足道了。
赛车运动中的弹弓效应
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赛车运动的弹弓效应
弹弓效应其实就是进入前车的低压区然后抽出来超越前车的开法，因为这样看上去后车抽出来来时犹如突然装了弹簧似的突然增速所以又称为弹弓效应。
用在赛车上，指的是赛车高速奔驰在划破空气前进的同时，会造成车后方有一块低压区(一般俗称真空带)，在低压区内，会因大气压力差产生吸力，有点类似真空包装会吸住东西一样。后车接近前车的低压区时，就会感觉到车子除了本身前进的动力外，还会有种被前车"吸进去"的加速感，越靠近感觉越明显，后车的速度也会变快，再加上前车在突破风阻前进，后车跑进低压区等於也享受到迎风阻力变小的好处，在加速上会比前车有更大的优势。这些状况一但累积到一定程度时，后车就会呈现加速比前车快的现象。结果就是原本紧跟前车的后车，越跟越近，速度也越来越快，然后突然从前车屁股跳出来与前车并排前进，接着超越，一般将Slipstream翻为弹弓效应、弹射气流等等，但以学理而言，称之为低压区效应比较正确。
低压区效应--后车跑进低压区速度会加快，速度够快时就能跳出一举超越前车。
赛车跑的越快，车后方的那块低压区也就越有利用价值，低压区效应也就越明显。因此速度越快的赛车，越懂得利用低压区效应超车，F1赛车就常见到利用低压区效应超车的镜头。通常会在起跑线那段直路使用，因为那段速度是最快的，速度太慢则低压区效应不明显。
有得就有失。低压区效应也有其风险在，当你利用前车的低压区加速时，虽然享受到吸引力与低风阻的好处，但实际上你也正进入一个气流混乱的空间，对赛车而言这是很危险的。特别是很多赛车都有安装鼻翼，如F1，目的就是利用气流提供车头的下压力，一但进入低压区，原本利用自然气流製造下压力的做法顿时失去作用，会造成操控不稳，过往还曾发生一些高速赛车因为跟在低压区里头，车头下压力顿失，在车头压不住的状况下就起飞了，像飞机一样飞了起来，在空中翻滚了好几回才砸回地面。而且在低压区里，不但有混乱的气流，还有前车排放出来的废气，跟的越近吸的越多，对后车的引擎并非好事，跟的太近，也会有追撞前车的危险，这些都是利用低压区所要注意的。
两辆车接近时，前车会推开空气使车的后部形成一个低压区，如果贴近前车时由于后车受到的空气阻力小，便可以做出比前车更快的加速度然后抽出来超越前车。但这是在与前车有足够近的距离时才能进入这个“低压区”，不然的话跟在后面不远不近处反而一点好处没有。因为在低压区后就是一个空气乱流区，气流很不稳定，这将使后面的车也处于一个不稳定状态，影响速度。弹弓效应超车在赛车中很常见，一般很近的跟着前车，然后左右晃动寻找空挡的都运用弹弓效应，在摩托比赛中更多。也叫隧道效应。
因为前车的真空效应，同时会引起一个负压，按照空气均布原理，必定要有空气补充到这个区域里，所以车在负压的影响下，就象被前车牵着跑，所以油门即使不踩到底，也会跟住前车，而在距离恰当的情况下，一旦油门踩到底，爆发出来的力量就等于“前车的牵引力+自身动力”，所以利用“弹弓效应”超车是很有效的方法。但是由于空气密度低，会导致赛车的近期和散热不良，这也是“弹弓效应”的弊端。
但空气的阻力也突然增大，为何不和向前的力抵消呢？
这个就是一个空气动力效应的典型例子，在前车鼻锥向后延伸的两边15度的范围内，气流仍处于向反向补充的状态，所以在和真正超过前车之前，气流的方向始终对后车有利，这种效应叫做“HighSigh”。下压力增大，的确会引起阻力的增大，但是那是在超车末端，一般“弹弓效应”在直道比较明显，所以，在进入弯道以后基本处于超车的末端，这时就是看谁的抓地力强了。
球类运动中的弹弓效应
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球类运动的弹弓效应
弹弓效应不仅应用于航天技术和赛车运动，而且已经应用于球类运动中。
例1，打羽毛球时，如果你的力量较小而要加强威力，就要把羽弦的磅数穿低一些，使弱弦给予球的弹弓效应增大；
例2，打网球时，拍在一定的角度范围内压得越低，拍对球的弹弓效应就会越明显，就可以轻松地拉后场；
例3，利用旋转推铅球技术把铅球推出22.86m的世界纪录，也利用了弹弓效应，运动员把铅球绕自己转了一圈，就能推得更远一些。
其实，乒乓球运动也能应用弹弓效应，取得一些关键技术上的突破。为此，需要做到：一、建立相关意识；二、创造适宜条件；三、加强技术创新。仅就弹弓效应与旋弹球技术有关情况提出来讨论。首先须要开门见山，看看弹弓效应的奇妙的原因：奇在三体，妙在借力。
（1）质量和空间的作用：从牛顿万有引力公式F=Gm1m2/r2可以看出质量和空间距离与引力的关系。问题是如何应用引力公式以及人击球时物质（人、拍、球）和时空关系，创造出适宜的近三体碰撞所产生弹弓效应的初始条件。现以简单的一维直线上的近三体碰撞为例说明。
由质量较大而且相互靠近的两球B和C组成二体系统。当质量较小的球A运动到二体系统的近域时，由于近三体碰撞弹弓效应的作用将以反向高速逃逸。乒乓球运动虽然是在三维空间中的复杂运动，但产生弹弓效应的条件和原因是相同的。
（2）引力与速度的变化：通常二体弹性碰撞问题应用经典的动量守恒定律得以解决，而接近三体碰撞时情况就不一样了。三体之间的相互作用构成了非线性复杂系统，引力与速度关系将有确定的方程组决定。三体中两个质量大的物体构成两体系统，由于相互靠近而是引力变得非常大，能够提供足够的能量，使第三个小质量物体骤然加速，以极快的速度逃逸。这是弹弓效应的精华所在。
（3）运动的折叠转换：由探测器绕图形运行轨道的形状，很自然地联想到太极拳运动中的折叠招法，同样利用旋转的曲线运动改变对手劲力的方向。正是“引进落空合即出，牵动四两拨千斤”。大部分的惊颤抖劲都包含着“拨”的折叠之妙，这是螺丝劲柔化刚发的高级用法。这种折叠形式在数学上与进入混沌运动的斯梅尔马蹄映射迭代中的压缩、拉伸、和弯曲的过程相一致，也与著名的莫比乌斯圈几何模型的折叠奥妙相一致。实际上莫比乌斯怪圈的平面投影与中国古文化结晶的阴阳鱼太极图相对应一致。
乒乓球运动的击球点就是折叠点。一般情况下用拍击球属于二体弹性碰撞。但在球的起点击球时却接近于球、台、拍的三体碰撞。在这种特定的初始条件下可以产生所谓奇妙的弹弓效应。
相关词条
阿姆斯特朗拜科努尔航天中心报警探测器月球探测器种子岛航天中心黎明号小行星探测器
参考资料
http://www.lvtou.com/bbs/thread-118591-1-1.html
http://club.sports.sohu.com/r-f1_7000-6272-0-0-10.html
http://www.f1-ol.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=13&id=8802
http://galileoandeinstein.phys.virginia.edu/more_stuff/flashlets/slingshot_ch.htm