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
“思源工程”2022年公益支出超9亿元******
人民政协报讯(记者舒迪)记者从日前举行的中华思源工程基金会(简称“思源工程”)第三届理事会第十八次会议上获悉,作为中共中央统战部主管、民建中央发起并负责日常管理的全国性公募基金会,2022年“思源工程”公益支出9.13亿元,对接销售农产品100亿元,帮扶困难群众400万人次,为我国巩固脱贫攻坚成果、全面推进乡村振兴作出了应有的贡献。
第十一届、十二届全国人大常委会副委员长、“思源工程”理事长陈昌智指出,“思源工程”要继续做我国公益慈善事业高质量发展的实践者,笃行不怠、勇毅前行,助力共同富裕;要努力做我国公益慈善事业高质量发展的引导者,守正创新、当好表率,提供思源智慧;要积极做我国公益慈善事业高质量发展的传播者,主动作为、与时俱进,推动行业发展。
“思源工程”副理事长兼秘书长李晓林在年度工作报告中介绍,2022年,“思源工程”在多个领域取得了新进展、新成绩。
在应急救援领域,“思源工程”全力以赴,分别向多个疫情灾区、地震受灾地区、洪涝灾害地区捐赠大批防疫物资、生活物资以及灾后重建资金。
在医疗卫生领域,“思源工程”2022年捐赠39辆救护车,为6000多名先心病等家庭困难的大病患者资助医疗费用。
在数商兴农领域,“思源工程”牵头组织中国电商乡村振兴联盟及成员单位,帮助对接农产品销售金额100亿元,资助330家企业参加“三品一标”认证,带动农户75万户,其中困难户11.1万户。
在互联网公益领域,“思源工程”在互联网公开募捐信息平台上线筹款项目285个,共有1亿多人次爱心网友捐赠近1.07亿元。
在文化教育领域,“思源工程”持续资助3250名家庭困难、品学兼优的学生,援建17380所“思源云图书馆”,在100所乡村寄宿制小学开展“芭莎·课后一小时”美育项目,新增资助1636所学校开展“扬帆计划”项目等。
此外,“思源工程”建设运营的民政部指定慈善组织互联网公开募捐信息平台——帮帮公益,积极发挥第三方互联网募捐平台作用,为其他社会组织发展提供平台和资源,倡导爱心用户捐赠2.25亿元。
李晓林表示,2023年“思源工程”在中央统战部、民建中央等支持下,将继续当好参与巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接的排头兵,接续助力欠发达地区高质量发展,为全面建设社会主义现代化国家踔厉奋发、勇毅前行。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)