切开篮球，里面有什么？

许多同学都有自己喜欢的球类运动。这些球的内部是什么样的？让我们把它们“一分为二”，一同走进球的内部世界吧！

层层叠叠，各司其职

不同球类的运动规则不同，对球的结构要求也不同。总的来说，运动球类可以根据其结构分为空心球和实心球两大类。

对于大多数空心球（例如篮球、足球、排球、网球等）而言，它们的内部结构大体可以分为内胆和外壳——内胆提供球的弹性，外壳的各层提供保护、支撑等功能。下面，让我们以篮球为例，看看它的具体结构是什么样子的。

通常，篮球内部结构从内到外分为4层——内胆、缠纱、中胎、表皮。

内胆：

篮球比赛中，运动员通过不断运球（用单手连续拍按或双手交替拍按由地面反弹起来的球）发起进攻，这就要求篮球要有足够好的弹性。篮球的内胆如同人的心脏一般，是产生弹性的主力。它将空气密闭起来，维持球体的气压。为了提供较好的弹性，内胆往往采用较为柔软且富有弹性的橡胶材料。

缠纱：

打满气的内胆就像一个圆鼓鼓的气球，被尖锐物体轻轻一碰就可能爆破。为了保护内胆，人们将纱线均匀地缠绕其上，形成由几十层纱线构成的缠纱层。一般情况下，1个篮球的缠纱层就需要耗费超过2000米的纱线，纱线的选料为尼龙。如果缠纱层的质量不好，可能会引起篮球鼓包、变形。

中胎：

包好缠纱的内胆虽然弹性十足，但缺乏硬度，这会使其在使用中变形。因此，在两者外部还需要再增加一层负责维持结构强度的中胎。中胎通常也由橡胶材料制成。

表皮：

篮球的表皮，便是我们平时观察到的最外层结构。我们的手和篮球反复不断地贴紧、分离，所以，表皮不仅有保护作用，还需要提供合适的摩擦力，以防篮球在我们手中“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。

篮球中的物理知识

表皮为篮球提供了合适的摩擦力（f）。摩擦力，即互相接触的两个物体发生相对运动或者运动趋势时，阻碍它们产生相对运动或者运动趋势的力。它的大小正比于两个物体之间挤压的力的大小（F）。

f=μ·F

在这个公式中，μ表示摩擦力和挤压力两者之间的系数，即摩擦系数。为了使我们在运球、投篮等过程中可以更加灵活地操控篮球，就要尽量减少篮球与手掌之间的相对滑动，增大摩擦力。这也意味着，在互相挤压的力不变的情况下，篮球与手掌之间的摩擦系数必须足够大。

那么，如何提高摩擦系数呢？生活经验或许可以提供答案——你一定可以发现，我们可以在平坦光滑的冰面上滑动，却很难在粗糙不平的水泥路上滑动。就像前人总结各种物理规律一样，我们也可以将这种现象进行总结：在一般情况下，粗糙的表面摩擦系数大，光滑的表面摩擦系数小。因此，我们可以观察到，篮球的表皮具有独特的凹凸不平的坑洼结构，这便是为了增加摩擦系数、为使用者提供合适的摩擦力而设计的。

许多运动球类诞生之初，它们的结构和用料与如今相差甚远。人们将科学成果运用到球类的制造中，完善结构、更新用料，并形成了成熟的生产系统，让我们每个人都能更好地享受运动的快乐。科学与运动都是人类凭借创造力不断突破自我的过程，向着“更高，更快，更强”的目标不断前进！

责任编辑｜赵青云

运营编辑｜赵青云

质量审核 | 王维嘉

图文来源 | 《知识就是力量》杂志《球球的“内涵”》，撰文/史金阳（中国科学院近代物理研究所），原文有删改，原创作品转载请注明来源。

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