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
广东省省长王伟中:深入推进大湾区建设 加快推动“港车北上”******
中新社广州1月12日电 (记者 程景伟)广东省第十四届人民代表大会第一次会议12日在广州开幕。广东省省长王伟中作政府工作报告时称,广东将积极作为,深入推进粤港澳大湾区建设。对接香港“北部都会区”发展策略、澳门“1+4”适度多元发展策略。深入实施“湾区通”工程,实施好“澳车北上”,加快推动“港车北上”。
1月11日,广东省广州市,一列由香港西九龙站始发的高铁列车抵达广州南站。中新社记者 陈骥旻 摄政府工作报告显示,五年来,《粤港澳大湾区发展规划纲要》顺利实施,港珠澳大桥、广深港高铁等标志性工程建成通车,大湾区国际科技创新中心建设加快推进。深圳先行示范区示范引领作用充分显现,横琴粤澳深度合作区建设稳健起步、前海深港现代服务业合作区建设加快推进,南沙深化面向世界的粤港澳全面合作开局良好。
政府工作报告提出,广东将打造“轨道上的大湾区”,推进皇岗口岸重建,加快深江高铁、广佛环城际等项目建设,做好深圳枢纽西丽站、广州东站改造等项目前期工作。加快建设河套深港科技创新合作区等重大创新平台。推进深港口岸经济带建设,打造深港合作新引擎。
黄茅海跨海通道项目封顶的首个主塔。图为封顶仪式现场。 广东省交通集团供图推进横琴、前海、南沙建设方面,政府工作报告称,广东将支持横琴培育壮大科技研发和高端制造、中医药等澳门品牌工业、文旅会展商贸、现代金融等重点产业,提升琴澳一体化发展水平;抓好前海深港国际金融城、国际人才港和风投创投集聚区建设,规划建设港深西部铁路、前海口岸;高水平编制新一轮南沙总体发展规划和南沙条例,支持南沙探索设立法定机构,开展土地管理综合改革试点,推动设立大湾区国际商业银行,加快推进大湾区航运联合交易中心建设,建设中国企业“走出去”综合服务基地。
资料图 粤港澳大湾区(广东)人才港在广州正式开港。 中新社记者 陈楚红 摄此外,广东要携手港澳链接全球高端创新人才,探索“居住在港澳、工作在广东”“居住在广东、工作在湾区”等多样化引才用才模式。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |