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
两岸民众往来受限 国台办:敦促民进党当局撤除不合理障碍******
中新社北京1月11日电 (记者 王捷先 张晓曦)国务院台办11日在北京举行例行新闻发布会,发言人马晓光敦促民进党当局顺应民意,撤除三年来设置的种种不合理障碍,推动“小三通”全面复航早日实现,尽快恢复两岸原有客运航点,恢复两岸人员往来正常化和两岸民众交流常态化。
1月11日,国务院台办在北京举行例行新闻发布会,发言人马晓光敦促民进党当局顺应民意,撤除三年来设置的种种不合理障碍,推动“小三通”全面复航早日实现,尽快恢复两岸原有客运航点,恢复两岸人员往来正常化和两岸民众交流常态化。 中新社记者 张宇 摄1月7日,暂停了近三年的两岸“小三通”海上客运航线部分复航。但马晓光指出,这与广大台胞期盼还有很大差距。不仅广大台商、台生、台干被排除在外,大陆民众也由于民进党当局限制,无法循此渠道赴台。远远不能满足两岸同胞的期待。
他介绍,时值春节临近,为便利台湾同胞返乡过年,大陆有关方面积极支持两岸航空业者大幅增加两岸航线航班。相关航空公司会陆续增加运力,调整两岸运输安排,两岸航班会明显增加。大陆原有61个两岸空中客运航点,疫情以来,民进党当局单方面关闭了大多数,目前仅有4个大陆航点。期盼通过扩大航点增加运力,为台湾同胞返乡过年提供保障。
关于台陆委会副主委邱垂正称大陆目前只核准大陆4个航点开通29个两岸航班班次,马晓光表示,大陆现在疫情防控平稳有序转段,两岸完全有更好的条件尽快开通更多航点,满足两岸人员往来需要。“据我了解,大陆方面一直希望增加航点,并已向台湾方面提出。”
他指出,运力和客源是互为因果关系的问题。过去受疫情影响,两岸同胞不能正常往来,客流量肯定会下降,航空公司自然会减少航班。现在我们希望这个问题能变成良性循环,增加航班是一方面,尽快开放两岸人员正常交流往来是更重要的方面。随着两岸同胞往来恢复正常,更趋频密和方便,两岸航点、运力和客源也会随之增多。
有记者问及台当局防疫部门负责人曾表示就疫情向大陆表达了互助合作意愿,马晓光首先指出,疫情发生以来,岛内一些政客利用疫情进行政治操弄,或“以疫谋独”、或对大陆进行攻击污蔑,或煽动“反中抗中”。这些劣迹都将被记在两岸关系历史上。至于台湾防疫部门负责人的有关说法,他说,两岸医药卫生合作协议大陆窗口单位没有收到相关信息。
有关民进党当局要求从大陆经港澳赴台人员提交核酸证明,马晓光指出,民进党当局唯独针对大陆赴台旅客进行核酸检测,显然与科学防疫无关。
回应开放大陆学生赴台就读问题时,马晓光表示,我们推动两岸同胞恢复正常交流往来,政策信号是清晰的,态度是坚定的。大陆学生赴台就读学位生,是两岸关系和平发展的产物。
他说,民进党上台以来,几乎将两岸关系和平发展成果破坏殆尽。“台独”浊浪弥漫台湾校园,使大陆家长和学生望而却步。岛内没有陆生,责任在谁,一目了然。道理很清楚,在“九二共识”基础上推动两岸关系改善与发展,就能不断增进两岸同胞的利益和福祉。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |