被踢出的球为什么会迅速升降?
又为什么会“拐弯”呢?
首先我们来了解一下任意球
任意球是啥?
任意球是罚球的一种。它是一种在足球(或手球)比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。
任意球分两种:直接任意球,踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分;间接任意球,踢球队员不得直接射门得分,球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置,以及人墙的站位,发任意球时需要用手触球,然后在裁判哨响后踢球。
香蕉球?能吃吗?
事实上,C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。
在1997年,在巴西对法国的一场足球比赛中,巴西足球运动员Roberto Carlos,在没有通向球门的直接路线的情况下,从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员,并在快要出界的时候急转向左,砸入球门。
图源:网络 香蕉球图解
球的突然拐弯让在场球员,特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮,最具标志性和最违反物理学定律的任意球,被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年,终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。
马格努斯效应
图源网络
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。
图源:陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图
旋转物体之所以能在横向产生力的作用,是由于物体旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小。
是不是听得云里雾里?
香蕉球轨迹
球在气流中运动时,如果其旋转的方向与气流同向,则会在球体的一侧产生低压,而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右,所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压,右侧产生高压,这样就导致足球存在横向的压力差,并形成向左侧的力。
图源:NKPhysics
根据物理公式,距离越远,速度越慢,球偏离角度也就越大。因此,我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻,会发生更剧烈的偏转,给守门员一个巨大的“惊吓”。
我也能踢出和C罗一样的球吗?
回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球,这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念,同时也混合了“电梯球”,即指大力踢出的足球,下落很快,像是从电梯上下坠,它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。
图源: 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”
葛惟昆教授解释说:“踢出电梯球的一大关键要素,就是球的初始速度要快。”要踢电梯球,球的初始速度应该接近150公里/小时,没错,就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。
图源:科学世界
研究人员在进行场景模拟时发现,要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙(假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排)成功射门,球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°~17°之间,也就是仅有2°的精度范围(在距离球门25米的位置,踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况)。
如果是足球,以每小时90千米的速度每秒旋转8转,球会在这个距离内弯曲3米以上。
图源见水印
而踢出弧线的关键在于,落脚点在偏离球心的位置,偏离球心的幅度越大,球的转速越快。有研究人员称,安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋,让马格努斯力倾斜向下发挥作用,从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。
资料来源:科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics
整理:董小娴
海外侨胞热议二十大:发挥侨力量 搭建“双向桥梁”******
(中共二十大·声音) 海外侨胞热议二十大:发挥侨力量 搭建“双向桥梁”
中新社北京10月23日电 题:海外侨胞热议二十大:发挥侨力量 搭建“双向桥梁”
作者 徐文欣 金旭 门睿
中共二十大22日在北京闭幕。海外侨胞受访时表示,共同致力中华民族伟大复兴,侨胞们义不容辞,会始终以坚定的信心与中国同行。
回首:与祖(籍)国坚定同行
波兰华人北方商会会长石立仁称,这些年有幸见证了“一带一路”倡议在波兰被广泛接受,其中蕴含的市场潜力让当地华商搭乘合作共赢的快车,获得商机。
石立仁相信,中共二十大后,“一带一路”朋友圈会越来越大。海外华商也会身体力行,积极牵线搭桥,成为“一带一路”倡议的参与者和推动者。
“祖国完全统一一定要实现,也一定能够实现。”西班牙中国和平统一促进会主席徐松华对二十大报告中的这句表述印象深刻。他表示,海外侨胞热切期盼中国实现完全统一,将一如既往地坚定支持统一大业,为实现中华民族伟大复兴作出更大贡献。
体悟:为世界贡献中国智慧
“二十大为中国未来发展指明了清晰方向,中国正处在一个大有可为的时代。”菲律宾菲龙网副主编粘姗姗表示,海外华文媒体深感责任重大,会积极传播中华优秀传统文化,更努力地向菲律宾乃至世界讲好中国故事。
“中国对外开放、合作共赢的诚意会被更多人看到。”粘姗姗相信,随着中国与世界互动越来越密切,会有更多中国企业迈出国门,带着成熟的技术、先进的经验同当地开展经济合作,成为可靠的合作伙伴,为世界经济注入活力。
西班牙巴塞罗那青田同乡会会长周建虹表示,中国在过去十年间取得的成就有目共睹,相信中国共产党将继续带领中国人民在建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的道路上不断前行。身为海外华侨,愿不遗余力推动中西友谊不断加深。
中华海外联谊会常务理事乐桃文表示,“人民”一词在二十大报告中高频出现,反映了人民在中国共产党心中的地位。
展望:全面搭建“双向桥梁”
北欧国际交流协会会长季展有表示,遍布世界的华侨华人将承继使命,在中国式现代化的广阔舞台上,发挥侨力量,做传播中华文化的民间使者,推动中华文化更好地走向世界。
希腊《中希时报》总编辑汪鹏表示,将进一步向当地社会讲好中国故事,传播好中国声音,搭建“双向桥梁”,进一步展示真实、立体、全面的中国。同时,也希望以2022年中希建交50周年为契机,巩固两国传统友谊,深化人文交流。
加拿大红枫林传媒董事长谷剑云表示,未来将继续推进华文媒体融合发展,以多元传播渠道向住在国民众传递新时代中国声音,以真实生动的中国故事在世界人民面前展开一幅幅美丽中国画卷。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)