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
“四海同春”全球华侨华人春晚播出 侨胞“开门回家”庆团圆******
中新社长沙1月22日电 (刘曼)主题为“同心共圆中国梦”的《“四海同春”2023全球华侨华人春节大联欢》(以下简称“华人春晚”)22日晚在湖南卫视播出。晚会以贴在门上的“福”字帖为视觉核心,营造“开门回家”的温馨氛围,展现敞开大门喜迎四海华侨华人同胞归家的美好愿景。
对海外华侨华人而言,春节是寄托浓厚思乡情意和家国情怀的最佳载体。随着中国防疫政策的优化调整,今年华人春晚特别邀请到全球杰出华侨华人同胞、海外建设者代表、华裔青年代表来到长沙晚会录制现场,谈收获、话期盼。
尼日利亚华侨倪孟晓在非洲推广中国文化,通过近二十年努力,和一群喜欢中国文化的当地鞋厂工人,共同组建精通中国歌、爱跳中国舞的华星艺术团。
晚会通过远程连线,呈现了倪孟晓在尼日利亚的热闹新春,而他四年未见的儿女现身晚会现场,特地从尼日利亚赶回来过年的妻子为儿女送上新春礼物,一家人打破空间限制温暖团聚。
“这个环节令人激情澎湃。”时隔多年,欧盟湖南总商会会长唐勇再次受邀参与晚会现场录制。他说,华人春晚与时俱进,始终聚焦海外侨胞心之所想、心之所系。它早已不是一台简单的联欢晚会,而是全球华侨华人同胞互致亲情、遥寄相思的独特文化载体与情感寄托,是全球华侨华人同胞们温暖的家。
作为外向型经济资深耕耘者的唐勇,一直在思考后疫情时代如何深度参与家乡建设。“华人春晚通过多种表演形式展示了中国的辉煌成就,能够激发海外华侨华人为实现中华民族伟大复兴贡献力量。”他正在湖南打造“数字中欧班列”等核心项目集群,希望有更多侨商参与。
英国中华艺术中心主任、英国云南总商会会长毛埴鋮旅居英国二十多年,致力于用文艺作品讲好中国故事,推广中华文化。
“华人春晚通过开启一扇扇情感之门、文化之门、习俗之门,满足了‘全年龄段’的视觉冲击,将中式符号与现代设计语言相结合,引发人们内心关于家的温暖记忆,传达着回家过年的意义,给我的启发很大。”毛埴鋮说,作为新时代海外青年侨胞,要继续坚守中华文化立场,通过不同方式展现中国的真实形象,更加自信地推动中华文化走向世界。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)