許多同學(xué)都有自己喜歡的球類(lèi)運(yùn)動(dòng)。這些球的內(nèi)部是什么樣的？讓我們把它們“一分為二”，一同走進(jìn)球的內(nèi)部世界吧！

層層疊疊，各司其職

不同球類(lèi)的運(yùn)動(dòng)規(guī)則不同，對(duì)球的結(jié)構(gòu)要求也不同。總的來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)球類(lèi)可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為空心球和實(shí)心球兩大類(lèi)。

對(duì)于大多數(shù)空心球（例如籃球、足球、排球、網(wǎng)球等）而言，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大體可以分為內(nèi)膽和外殼——內(nèi)膽提供球的彈性，外殼的各層提供保護(hù)、支撐等功能。下面，讓我們以籃球?yàn)槔纯此木唧w結(jié)構(gòu)是什么樣子的。

通常，籃球內(nèi)部結(jié)構(gòu)從內(nèi)到外分為4層——內(nèi)膽、纏紗、中胎、表皮。

內(nèi)膽：

籃球比賽中，運(yùn)動(dòng)員通過(guò)不斷運(yùn)球（用單手連續(xù)拍按或雙手交替拍按由地面反彈起來(lái)的球）發(fā)起進(jìn)攻，這就要求籃球要有足夠好的彈性。籃球的內(nèi)膽如同人的心臟一般，是產(chǎn)生彈性的主力。它將空氣密閉起來(lái)，維持球體的氣壓。為了提供較好的彈性，內(nèi)膽往往采用較為柔軟且富有彈性的橡膠材料。

纏紗：

打滿(mǎn)氣的內(nèi)膽就像一個(gè)圓鼓鼓的氣球，被尖銳物體輕輕一碰就可能爆破。為了保護(hù)內(nèi)膽，人們將紗線均勻地纏繞其上，形成由幾十層紗線構(gòu)成的纏紗層。一般情況下，1個(gè)籃球的纏紗層就需要耗費(fèi)超過(guò)2000米的紗線，紗線的選料為尼龍。如果纏紗層的質(zhì)量不好，可能會(huì)引起籃球鼓包、變形。

中胎：

包好纏紗的內(nèi)膽雖然彈性十足，但缺乏硬度，這會(huì)使其在使用中變形。因此，在兩者外部還需要再增加一層負(fù)責(zé)維持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的中胎。中胎通常也由橡膠材料制成。

表皮：

籃球的表皮，便是我們平時(shí)觀察到的最外層結(jié)構(gòu)。我們的手和籃球反復(fù)不斷地貼緊、分離，所以，表皮不僅有保護(hù)作用，還需要提供合適的摩擦力，以防籃球在我們手中“滑走”。表皮的材料通常由聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）或牛皮等制成。

籃球中的物理知識(shí)

表皮為籃球提供了合適的摩擦力（f）。摩擦力，即互相接觸的兩個(gè)物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，阻礙它們產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。它的大小正比于兩個(gè)物體之間擠壓的力的大小（F）。

f=μ·F

在這個(gè)公式中，μ表示摩擦力和擠壓力兩者之間的系數(shù)，即摩擦系數(shù)。為了使我們?cè)谶\(yùn)球、投籃等過(guò)程中可以更加靈活地操控籃球，就要盡量減少籃球與手掌之間的相對(duì)滑動(dòng)，增大摩擦力。這也意味著，在互相擠壓的力不變的情況下，籃球與手掌之間的摩擦系數(shù)必須足夠大。

那么，如何提高摩擦系數(shù)呢？生活經(jīng)驗(yàn)或許可以提供答案——你一定可以發(fā)現(xiàn)，我們可以在平坦光滑的冰面上滑動(dòng)，卻很難在粗糙不平的水泥路上滑動(dòng)。就像前人總結(jié)各種物理規(guī)律一樣，我們也可以將這種現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)：在一般情況下，粗糙的表面摩擦系數(shù)大，光滑的表面摩擦系數(shù)小。因此，我們可以觀察到，籃球的表皮具有獨(dú)特的凹凸不平的坑洼結(jié)構(gòu)，這便是為了增加摩擦系數(shù)、為使用者提供合適的摩擦力而設(shè)計(jì)的。

許多運(yùn)動(dòng)球類(lèi)誕生之初，它們的結(jié)構(gòu)和用料與如今相差甚遠(yuǎn)。人們將科學(xué)成果運(yùn)用到球類(lèi)的制造中，完善結(jié)構(gòu)、更新用料，并形成了成熟的生產(chǎn)系統(tǒng)，讓我們每個(gè)人都能更好地享受運(yùn)動(dòng)的快樂(lè)。科學(xué)與運(yùn)動(dòng)都是人類(lèi)憑借創(chuàng)造力不斷突破自我的過(guò)程，向著“更高，更快，更強(qiáng)”的目標(biāo)不斷前進(jìn)！

責(zé)任編輯｜趙青云

運(yùn)營(yíng)編輯｜趙青云

質(zhì)量審核 | 王維嘉

圖文來(lái)源 | 《知識(shí)就是力量》雜志《球球的“內(nèi)涵”》，撰文/史金陽(yáng)（中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所），原文有刪改，原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。

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