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
新任中国驻东盟大使侯艳琪向东盟秘书长递交任命书******
中新社雅加达12月22日电 (记者 林永传)新任中国驻东盟大使侯艳琪22日在雅加达向东盟秘书长林玉辉递交任命书,双方并进行了亲切友好交谈。
当地时间12月22日,新任中国驻东盟大使侯艳琪(左)在雅加达向东盟秘书长林玉辉(右)递交任命书,双方并进行了亲切友好交谈。 中新社发 中国驻东盟使团 供图侯艳琪首先转达了中共中央政治局委员、国务委员兼外长王毅对林玉辉秘书长的亲切问候。侯艳琪表示,中国共产党第二十次全国代表大会报告指出,中国坚定奉行独立自主的和平外交政策,坚持亲诚惠容和与邻为善、以邻为伴的周边外交方针,深化同周边国家友好互信和利益融合。中方坚持将东盟作为周边外交的优先方向,愿同东盟等地区国家一道,共同致力于实现包容和可持续发展。
当地时间12月22日,新任中国驻东盟大使侯艳琪(左)在雅加达向东盟秘书长林玉辉(右)递交任命书,双方并进行了亲切友好交谈。 中新社发 中国驻东盟使团 供图侯艳琪表示,自1991年建立对话关系以来,中国东盟携手前行,相互成就,树立了地区合作共赢、共同发展的典范。全面战略伙伴关系的建立,开启了中国东盟关系的崭新篇章。中方愿同东盟进一步加强协调合作,落实好30周年纪念峰会和中国东盟领导人会议成果,推进共建“五大家园”,构建更为紧密的中国东盟命运共同体。我期待同秘书长阁下、东盟秘书处和东盟各国同事密切合作,全力推动中国东盟关系迈上新台阶。
当地时间12月22日,新任中国驻东盟大使侯艳琪在雅加达向东盟秘书长林玉辉递交任命书,双方并进行了亲切友好交谈。 中新社发 中国驻东盟使团 供图林玉辉祝贺中共二十大成功举行,请侯艳琪转达对王毅国务委员兼外长的问候,并欢迎侯艳琪履新。林玉辉表示,东盟高度重视发展对华关系,赞赏中方为维护地区和平安全、推动区域经济合作所作贡献,期待同中方深化贸易投资合作,推进东盟中国自贸区3.0版建设,加强数字、绿色、社会、文化等领域交流,巩固人文纽带。东盟秘书处将积极支持侯艳琪大使和中国驻东盟使团开展工作,推动东盟中国全面战略伙伴关系深入发展。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |