飛來飛去器怎麼操作（是如何回到我們手中的）

2023-05-23 09:36:29

你玩過「飛去來器」嗎？它還有個名字叫迴旋鏢。這是一種神奇的玩具，當你將它用力扔向前方時，它會在空中旋轉著劃出一道奇妙弧線，最後準確地回到你的手中。當然，這需要你姿勢正確，並且反覆練習才能成功。

迴旋鏢被認為是由澳大利亞原住民發明的一種原始狩獵工具，它是一種彎曲的扁平旋翼，可以用來擊打遠處的獵物，也可以拿來當成武器。

澳大利亞原住民製做的迴旋鏢

事實上，不只是在澳大利亞，人們在歐洲甚至古埃及也發現了類似的器物。著名的埃及法老王圖坦卡蒙的墓葬中就保存有幾支3300年前古埃及人製作的精美飛鏢，據說這些飛鏢既有直飛的也有回返品種。

圖坦卡蒙墓葬中出土的迴旋鏢

最早的迴旋鏢並不能返回，它實際上可能就是一根樹枝或一根腿骨，古人用它來投擲，用來擊打遠處的獵物，或者單純用於防禦野獸的襲擊，因此稱其為「投擲棍」或「飛旋鏢」更合適。這種東西從石器時代就已經被我們的先人使用，考古學家們從波蘭喀爾巴阡山脈的Obłazowa洞穴中發現的一種飛旋鏢是用猛獁象牙製成的，根據加速器質譜測年，它至少有3萬年的歷史，這可能是人類製作最早的一支飛旋鏢。

古埃及壁畫顯示人們投擲棍子獵捕水鳥

原始人類是靠投擲樹枝和石頭來狩獵的。可能是經過長期的摸索發現彎曲的樹枝在空中的飛行軌跡更穩定，可以扔得更遠更準，同時在自然界中彎曲的樹枝永遠多於筆直的木棍，慢慢地人們開始將那些用得順手的堅硬樹枝保留下來，將其打磨成一件稱手的兵器。

蒙古族獵手將彎曲樹枝製成投擲武器，這就是布魯

從實用的角度看，能夠返回的迴旋鏢由於投擲的準確性不如木棍，因此它不是理想的武器，狩獵者會傾向於選擇那些結實並且擁有筆直彈道的木棍。今天我們看到的回返式飛鏢也許是一種陰差陽錯的結果，它們最初被打磨成扁平，或許是為了便於攜帶，又或者被用來切割和剝離獸皮，然後被發現打磨後的某些飛旋鏢存在奇異的飛行軌跡，進而逐步演化為迴旋鏢。

迴旋鏢在飛行的過程中會因為切割空氣而發出聲音，同時它在空中像一隻疾飛的隼鳥，澳洲土著常常用它來驚嚇、驅趕和擊打鳥群，當它不能擊中飛鳥時還能飛回來，這樣獵人就不會輕易丟失狩獵工具了。

一個澳洲原始土著家庭，男子腰間插著一枚迴旋鏢

早期的人類會選擇細長的棍棒打擊獵物，當獵物的位置更遠，棍棒無法夠到時，人們會選擇將棍棒投擲出去。慢慢地，獵人們發現那些彎曲的棍棒可以打得更準，於是刻意尋找和加工這些樹枝專門用於投擲。

為什麼彎曲的樹枝比那些直的棍子打得更準？這是因為彎曲樹枝的質心處於兩個分支所組成平面的中間某個位置，當樹枝被投出時，它在空中以這個平面繞質心旋轉。這就像是一個形狀不規則的陀螺，旋轉使飛行變得更加穩定，也令投擲變得更加準確。

因為角動量守恆，陀螺具有非常好的穩定性

為了獲得穩定的角動量，投擲者需要掌握一定的技巧。他首先需要保證樹枝在飛行的過程中是繞質心旋轉，同時這種旋轉應當發生在由枝杈組成的共同平面上。投擲者不能亂扔，否則樹枝的飛行彈道不可能操持穩定，自然也就無法擊中目標。

飛旋鏢在平面上繞質心旋轉

如果樹枝比較直，它一端擁有較大的質量（比如有一個大疙瘩）也可以產生類似陀螺的穩定旋轉。當我們將一把斧頭扔向前方時，斧頭的木柄會圍繞其頭部旋轉，使斧頭產生準確的彈道。飛斧是中世紀歐洲步兵和騎士殺傷敵人的重要手段之一，現在它成為伐木工人的一項競賽和娛樂活動。

注意看斧頭在空中的運動狀態

不知道你是否玩過竹蜻蜓？它是我們小時候的玩具，據說在戰國時期就已經被發明出來了。竹蜻蜓由兩部分構成：一個由木片或竹片製成的細長旋翼，在其中心位置插上一根細竹棍。當用手搓動竹棍時，旋翼會快速旋轉產生升力，這時鬆開手，它就像直升飛機一樣升到空中。

竹蜻蜓繞軸旋轉

迴旋鏢不是平直的，它的質心大多數並不位於其中心點，所以你不能給迴旋鏢也裝一個軸。但由於迴旋鏢是繞質心旋轉的，所以我們依然可以將它打磨成直升飛機旋翼的樣子。從側面看，它與竹蜻蜓的側視圖基本相同。

迴旋鏢的結構視圖

機翼的剖面是一個上方弧度比下方弧度更大的水滴流線形，當機翼在空氣中運動時，氣流通過機翼後會改變方向向下彎曲。根據牛頓第二定律，這種流動方向的變化需要機翼對空氣施加向下的力。然後，牛頓第三定律要求空氣對機翼施加向上的力。因此產生了與方向變化相反的反作用力升力。在飛機飛行的過程中，機翼對空氣施加向下的力，而空氣在機翼上施加向上的力。

迴旋鏢的剖面被打磨成機翼的形狀

空氣是流體，在流體動力學中有一個著名的伯努利原理，它指出：流體速度的增加與壓力的降低或流體的勢能的降低同時發生。換句話就是速度越快壓強越低。機翼上方的空氣速度相對於下方空氣的速度更快，因此機翼上方空氣的壓強比下方更小，機翼被空氣抬升。

機翼的空氣動力學原理

在飛行的過程中，機翼的受力與它切割空氣的角度（迎角）有關，也與機翼切割空氣的速度有關，機翼的速度越快，它受到的升力就越大。這一點很重要，它是迴旋鏢能夠返回的重要因素。

在講物理之前，我們先來看一下迴旋鏢的投擲方法：你需要豎直握住迴旋鏢的一端，使其向外側傾斜約15°~20°的小角度，找準迎風的方向再將身體向左或向右轉約45°以便利用風力，將其舉過頭頂用力向前投出去。

現在我們知道了，飛旋鏢最初是以一個傾斜的角度向前飛行的。它在空中圍繞著自己的質心做陀螺旋轉運動，同時通過旋翼切割空氣獲得升力，這樣它就不那麼容易掉落下來。

同時在飛行的過程中，飛旋鏢運動軌跡外側的運動速度總是快於其內側速度，這是因為我們在投擲的時候給了它一個初始的角動量，它會以逆時針自轉著向前飛行。由於外側切割空氣的速度更快，空氣對這個旋轉物體外側的反推力也更大，這個反推力會迫使飛旋鏢不斷改變其自轉軸的角度，因此在空中劃出一個弧形的軌跡。

飛旋鏢在運動中的受力情況改變了它的自轉軸

如果我們投擲的力度、角度正確，並且空氣中風向和風力合適，飛旋鏢會最終飛回到你的手裡。

迴旋鏢的飛行軌跡示意

飛旋鏢之所以能夠回到我們的手中，是因為它的設計考慮了空氣動力學原理。儘管飛旋鏢並不全是完美的旋翼，但它可以在空中圍繞著自身的質心做穩定旋轉，其旋翼切割空氣為更長的滯空時間提供了升力。

由於飛行軌跡外側的旋翼相對速度更快，空氣對其有更大的推力，它推動飛旋鏢在運動過程中自轉軸的角度發生改變，從而改變了其運動軌跡。

飛旋鏢是否能夠回到你的手中與它的氣動設計外形相關，與你投擲的角度、速度以及風向也有很大的關係，你需要通過反覆的練習才能達到理想的效果。

正確的投擲姿勢

最後，在玩飛旋鏢的時候一定要選擇一個相對開闊的場地，同時應該避開人群。木製迴旋鏢飛行速度很快，殺傷力很大，你在投擲時需要時刻留意它的狀態，接鏢時也需要時刻小心，以免被它擊傷。