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
粤政协港澳委员热议“通关”湾区利好******
中新社广州1月11日电 (记者 蔡敏婕)广东省政协十三届一次会议正在广州举行。港澳委员热议香港和内地逐步恢复“通关”后对粤港澳大湾区的发展利好。
今年1月8日开始,香港与内地恢复首阶段“通关”。不少港澳政协委员带着新鲜出炉的提案“北上”。
1月8日,香港与内地首日“通关”,有前来迎接的亲友与香港旅客相拥。中新社记者 李志华 摄广东省政协委员、中国工程院院士、澳门科技大学荣誉校长刘良此前在香港和澳门分别工作十余年,如今回到广东工作,担任广东省中医药科学院首席科学家。
接受中新社记者采访时,刘良表示,近年来,乘着粤港澳大湾区建设的东风,三地推动大湾区中医药高地建设成效显著。“通关”能便利三地人员交往和合作拓展,对粤港澳中医药深度合作融合发展也将产生很好的带动作用。
“在发展中医药方面,港澳国际渠道广阔,在基础研究和前沿技术方面具有优势,而广东可以为港澳地区提供人才、原料和技术支持。三地‘复通’后,可以提高融合效率,加快打造大湾区中医药科技创新高端平台,建立得到国际认可的中医药产品及其质量标准,进一步推动大湾区中医药科技创新的高层次国际合作。”刘良说。
广东省政协委员、香港广东青年总会副主席林至颖表示,“粤港澳大湾区的城市与世界各地一样,都在抢人才,恢复‘通关’后,有利于湾区更好地吸引人才尤其是国际化人才的加入。”
广东省政协委员、澳门中小型企业联合总商会常务副会长陈美仪表示,如今可以观察到澳门的游客越来越多,路面车流日渐繁忙,热闹的景象让她对未来充满期待。
恢复“通关”后,粤港两地如何更好融合发展?广东省政协常委、香港广东青年总会主席霍启山认为,粤港融合实质上是“差异化互补”,在保留各自基础优势上,进行合作和互补,塑造全新的区域发展核心引擎。
广东省政协委员、粤港澳大湾区创新智库主席庄守堃表示,香港可以继续发挥超级联系人的角色,寻找海内外发展机遇。香港科创企业也应该把握机遇,为大湾区引进更多优质的科创项目。
“我们应当‘乘势而为’,加快做好人才流通、基建联通、机制互通、资金融通以及资讯畅通等工作。”广东省政协常委、新鸿基地产执行董事郭基煇说,在基建连通方面,按照“轨道上的大湾区”要求,建议加快推进广中珠澳高铁、深港西部铁路等大型轨道交通线路的规划建设。同时,根据恢复“通关”后的实际需求,尽快加密广深港高铁在庆盛站的停靠班次。
而在资金融通方面,郭基煇建议广东以前海、横琴、南沙三大平台为试点,适当降低港澳企业设立跨境资金池的相关要求,并在资金使用方面给予更大弹性,为港澳企业在大湾区投资兴业提供资金融通便利。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |