許多同學都有自己喜歡的球類運動。這些球的內部是什么樣的？讓我們把它們“一分為二”，一同走進球的內部世界吧！

層層疊疊，各司其職

不同球類的運動規則不同，對球的結構要求也不同。總的來說，運動球類可以根據其結構分為空心球和實心球兩大類。

對于大多數空心球（例如籃球、足球、排球、網球等）而言，它們的內部結構大體可以分為內膽和外殼——內膽提供球的彈性，外殼的各層提供保護、支撐等功能。下面，讓我們以籃球為例，看看它的具體結構是什么樣子的。

通常，籃球內部結構從內到外分為4層——內膽、纏紗、中胎、表皮。

內膽：

籃球比賽中，運動員通過不斷運球（用單手連續拍按或雙手交替拍按由地面反彈起來的球）發起進攻，這就要求籃球要有足夠好的彈性。籃球的內膽如同人的心臟一般，是產生彈性的主力。它將空氣密閉起來，維持球體的氣壓。為了提供較好的彈性，內膽往往采用較為柔軟且富有彈性的橡膠材料。

纏紗：

打滿氣的內膽就像一個圓鼓鼓的氣球，被尖銳物體輕輕一碰就可能爆破。為了保護內膽，人們將紗線均勻地纏繞其上，形成由幾十層紗線構成的纏紗層。一般情況下，1個籃球的纏紗層就需要耗費超過2000米的紗線，紗線的選料為尼龍。如果纏紗層的質量不好，可能會引起籃球鼓包、變形。

中胎：

包好纏紗的內膽雖然彈性十足，但缺乏硬度，這會使其在使用中變形。因此，在兩者外部還需要再增加一層負責維持結構強度的中胎。中胎通常也由橡膠材料制成。

表皮：

籃球的表皮，便是我們平時觀察到的最外層結構。我們的手和籃球反復不斷地貼緊、分離，所以，表皮不僅有保護作用，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

表皮為籃球提供了合適的摩擦力（f）。摩擦力，即互相接觸的兩個物體發生相對運動或者運動趨勢時，阻礙它們產生相對運動或者運動趨勢的力。它的大小正比于兩個物體之間擠壓的力的大小（F）。

f=μ·F

在這個公式中，μ表示摩擦力和擠壓力兩者之間的系數，即摩擦系數。為了使我們在運球、投籃等過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滑動，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必須足夠大。

那么，如何提高摩擦系數呢？生活經驗或許可以提供答案——你一定可以發現，我們可以在平坦光滑的冰面上滑動，卻很難在粗糙不平的水泥路上滑動。就像前人總結各種物理規律一樣，我們也可以將這種現象進行總結：在一般情況下，粗糙的表面摩擦系數大，光滑的表面摩擦系數小。因此，我們可以觀察到，籃球的表皮具有獨特的凹凸不平的坑洼結構，這便是為了增加摩擦系數、為使用者提供合適的摩擦力而設計的。

許多運動球類誕生之初，它們的結構和用料與如今相差甚遠。人們將科學成果運用到球類的制造中，完善結構、更新用料，并形成了成熟的生產系統，讓我們每個人都能更好地享受運動的快樂。科學與運動都是人類憑借創造力不斷突破自我的過程，向著“更高，更快，更強”的目標不斷前進！

責任編輯｜趙青云

運營編輯｜趙青云

質量審核 | 王維嘉

圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《球球的“內涵”》，撰文/史金陽（中國科學院近代物理研究所），原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

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