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
俄罗斯学者:“中国奇迹”彰显中国制度优势******
(中共二十大·声音)俄罗斯学者:“中国奇迹”彰显中国制度优势
中新社莫斯科10月22日电 (记者 田冰)中共二十大22日在北京闭幕。俄罗斯科学院中国与现代亚洲研究所“俄罗斯、中国、世界”中心高级研究员安德烈·达维多夫在接受记者专访时表示,中国的制度优势创造了中国式发展奇迹。
达维多夫表示,中共二十大报告聚焦了中国近年来发展成就和未来发展规划。今天,中国在国际舞台上的地位和影响,得益于过去十年在经济等各领域取得的重大成就。
达维多夫指出,二十大报告中重申坚决反对一切形式的霸权主义和强权政治,反对冷战思维,反对干涉别国内政,反对搞双重标准。此外,中国致力于推动构建人类命运共同体,坚定维护国际公平正义,毫不动摇反对任何单边主义、保护主义、霸凌行径。这是中国、俄罗斯和国际社会构建多极世界的共同心声,是对霸凌式单极世界秩序模式的直接回应。
达维多夫说,中国共产党成立至今的百年来,发生了许多重大历史事件,使中国共产党成为中国最有影响力和智慧的政治力量。他印象最深刻的是中国共产党建设中国特色社会主义所取得的伟大成就,以及中国共产党对中国社会的有效领导。他说,特别引人注意的是,在做出根本性决定时,中国共产党考虑到了整个中华民族心态的主要特征——平衡、规律性、稳步前行,避免了因匆忙、草率和考虑不周引发的后果。这就是中国的制度优势。
“在我看来,正是这不同寻常的道路——中国特色社会主义道路,使中国模式对其他国家具有吸引力,为其他国家开辟了更广泛的交流借鉴机会,并指明了为更美好和更幸福的生活奠定基础的新途径和前景。”达维多夫说。
谈到中俄关系时,这位学者表示,在过去十年中,俄中双方贸易额大幅增长,两国关系深度提升。但他认为,俄中关系进一步发展和加强的潜力仍存。除贸易和经济外,俄罗斯和中国在深化政治和人文等领域有着深厚基础,在扩大教育和科技创新交流方面拥有良好机遇。未来,双方应共同努力,再创辉煌。“两国人民应该意识到,俄中友好,不仅仅停留在言语上,而是体现在行动上,俄中友谊已经迈入新时代、新阶段。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)