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
“小三通”复航后便利往来 台胞要求尽快全面恢复两岸正常交流******
新华社厦门1月29日电(记者石龙洪 许雪毅)1月7日部分复航以来,中断近3年的两岸“小三通”客运航线平稳有序运行。记者从福建省台港澳办获悉,截至29日,厦门到金门航线46航次运载3000余人次,福州到马祖航线10航次运载230余人次。
“我度过了一个幸福满满的春节。”在厦门工作的金门乡亲卢莉莉通过“小三通”返乡,一家人吃团圆饭,共度佳节,其乐融融。“这次终于可以便捷回家过年,家人都超开心。”她说。
“经‘小三通’往返只需300多元人民币,而绕道岛内转机需花费上万元。”年前,金门乡亲李汉强带孩子经“小三通”来福建探亲。他表示,希望“小三通”尽快常态化运行,这是台湾同胞的共同愿望。
2020年2月,民进党当局以防疫为借口单方面暂停“小三通”。在台湾社会各界持续强烈呼吁下,台行政管理机构去年底通过“金马地区民众春节交通专案”,允许在春节前后一个月期间以专案方式申请航班,但限定航班数量,且仅限金门、马祖民众及当地大陆配偶申请,在大陆的广大台商台胞被排除在外,台湾舆论批评其为“只做半套”。
大陆方面持续推动“小三通”复航。1月28日、29日,中共中央台办、国务院台办主任宋涛在厦门了解“小三通”部分复航情况,慰问经“小三通”往返厦金的台胞,走访厦门台协和台资企业,与在闽台胞台企代表座谈,听取意见建议。
宋涛表示,习近平总书记在新年贺词中希望两岸同胞相向而行、携手并进,共创中华民族绵长福祉。我们要贯彻落实党的二十大精神和习近平总书记关于对台工作的重要论述,在推进民族复兴和祖国统一进程中,始终尊重、关爱、造福台湾同胞。要和平、要发展,要交流、要合作,是两岸同胞的共同心声。当前,大陆疫情已得到很好的控制,台湾同胞完全可以安心前来学习、工作、创业、生活。两岸同胞对实现正常交流往来的意愿强烈,我们高度重视并已全面做好相关准备。以疫情为借口阻挡两岸交流违背民意,不得人心,应尽快全面恢复“小三通”和两岸民众正常交流往来。
“大陆持续努力推动‘小三通’复航,关心照顾台商台胞的发展和生活。我们深受感动,更坚定了扎根大陆的信心。”厦门台协荣誉会长吴家莹表示。
“民进党当局开放‘小三通’只做‘半套’,大陆台商台胞非常不满。”厦门台协会长韩萤焕表示,我们强烈呼吁民进党当局尽快全面恢复“小三通”和两岸直航航点,恢复两岸正常交流往来。
台湾青年范姜锋表示,两岸同胞是一家人,两岸青年需要交流合作。民进党当局应取消对两岸交流往来的所有限制,为谋政治私利不惜损害台胞利益,只会遭到民意背弃。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)