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
重庆2023年将办首届“乡博会” 向国际推广中国减贫经验******
中新网重庆1月15日电 (梁钦卿)为更好向国际社会交流推广中国减贫经验和乡村振兴实践,决定2023年11月在重庆举办首届全国乡村振兴国际博览会(简称“乡博会”),这也是全国首个以“乡村振兴”为主题的专业性展会,为全面推进乡村振兴提供国际性的展示交流合作平台。
在15日举行的重庆市六届人大一次会议第二场专题记者会上,重庆市乡村振兴局党组书记、局长刘贵忠透露上述信息。
据了解,首届“乡博会”的情况主要有以下三个方面。
一是首届“乡博会”拟由商务部、国家乡村振兴局、重庆市人民政府指导,中国国际经济技术交流中心主办,中国国际扶贫中心、重庆市乡村振兴局、重庆市商务委协办,联合国开发计划署等国际组织支持。
二是首届“乡博会”拟设四大类活动。第一是举办“全球减贫合作伙伴研讨会”等论坛会议;第二是集中展示国家及各省区市在减贫脱贫、巩固脱贫攻坚成果、乡村振兴领域的主要成就和特色项目等;第三是邀请境外国家和地区、各省区市、商会协会等机构和企业开展产销对接、业务洽谈等;第四是安排参展参会的人员考察重庆脱贫攻坚、乡村振兴等方面的经验做法和成就。
三是“乡博会”是一个汇聚全球资源、贡献中国智慧、讲好中国故事的重要载体,也是展示重庆形象、传递重庆声音、促进交流发展的重要平台。按照外交部、国家乡村振兴局的要求,中国南亚国家减贫与发展合作中心于2021年7月在重庆正式启用,已成功举办两期“南亚国家减贫与发展研修班”、两期“上合组织国家减贫与发展研修班”,在交流减贫经验与乡村振兴实践、开展项目合作等方面进行了有益探索。“乡博会”是更好地向国际社会交流推广中国减贫经验、乡村振兴实践的重要平台,必将进一步凝聚国际减贫合作共识,推动全球减贫事业。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)