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
(新春见闻)台商返乡过年:讲述打拼故事,期盼春暖花开******
中新社北京1月22日电 题:台商返乡过年:讲述打拼故事,期盼春暖花开
作者 朱贺
随着两岸防疫措施的调整,许多在大陆打拼的台商在今年新春假期返台过年。
吃到久违的家乡味,陪长辈采买年货,和老友相约聚餐……多位台商接受中新社记者采访表示,他们在行李箱中装满了为家乡亲友准备的心意,一同带去的还有在大陆的收获,在团圆气氛中,一家人共盼新年春暖花开。
李绍嬅:用点心串联两岸之爱
大年初一,在北京经营“彩虹天使咖啡屋”的店主李绍嬅一家穿上喜庆的红衣,带上各式礼品从台北回到高雄老家向长辈拜年。与家人围炉谈天、重温台湾年味,李绍嬅讲述了这一年在大陆打拼的故事。
2022年,李绍嬅所在的这家由听障烘焙师为主要员工的咖啡屋迎来许多新变化:听障师傅的手艺不断提升,开发了更多点心品类;越来越多爱心人士不仅为咖啡屋提供公益支持,也关注听障师傅的成长。
返乡的行李箱中,李绍嬅装满了来自咖啡屋的点心,她认为是“最珍贵、温暖又真实的新年礼物”。
走在台北街头,看到许多老牌店铺受疫情影响关门歇业,李绍嬅感觉家乡的模样“有点模糊”;重逢久别的老友,则让她找回了往日的熟悉感。
“许多台湾的爱心人士未曾到过大陆,但一直关心着咖啡屋。”李绍嬅说,有八十多岁的老奶奶赶来和她见面,表示愿为咖啡屋尽一份心;也有朋友为了解咖啡屋的故事,专门下载大陆社交软件。
李绍嬅期待,接下来继续坚守创立咖啡屋的初心,串联起更多两岸之爱。
徐韬:公司已走过艰难时刻
“北漂一族”台青徐韬赶在春节前回到台北,“今年一落地就能和家人相聚,感觉团圆氛围格外浓”。
除夕吃年夜饭,徐韬与家人收看了大陆春节联欢晚会;正月初二、初三走亲访友,他打算分享从北京带来的特产和创业新收获。
2022年,由徐韬和大陆伙伴创办的网约工作平台成功获得融资,并将业务从北京拓展至上海、深圳等地,他表示,“尽管公司曾受疫情波及,但已走过艰难时刻,我对未来充满信心”。
这个春节,平台恢复了往日的忙碌。徐韬说,仅2023年元旦三天,平台订单量就已达去年12月的两倍,“在一定程度上反映了线下消费市场的活力,展现大陆经济的韧性”。
返乡前一周,徐韬走访了大陆四个省份,为新年在各地成立分公司做准备。他说,能在大陆经济复苏过程中提供灵活就业岗位,感觉自己做了小小贡献,“特别有成就感、参与感”。
陈圣儒:见证民众养老观念变迁
带着北京冬奥吉祥物“冰墩墩”和兔年特别版“兔墩墩”回到云林老家,台湾青年陈圣儒有些近乡情怯,“既期待又有点害怕”;听见年逾九旬的阿公用闽南话喊出自己的小名,他的心中暖意涌动。
从小在长辈身边长大,陈圣儒对年长者有天然的亲近。如今在北京延庆从事养老行业已有五年,他所在的五家养老驿站获得了北京市星级评定。在京郊乡村走访,他教会村中长辈收发快递、打视频电话,“真正有融入当地的感觉”。
“从前想着将台湾的养老理念照搬至大陆,后来发现需求因人而异。”陈圣儒表示,大陆经济飞速发展,智能化和网络化加速了民众需求的个性化,大家更注重活得健康、活出质量。
回顾此前在大陆过年,陈圣儒除体验吃饺子等北方年俗,也会与海峡对岸的家人视频连线,相约“云”喝酒,分享生活趣事,“尽管见不到面,但心的距离始终没变”。如今面对面团圆,陈圣儒打算暂时放下工作,专心陪伴阿公阿嬷。
说起新年愿望,陈圣儒期待有更多人走出家门,“无论年轻人还是长辈,旅游也好,采摘也好,总之要热情拥抱即将到来的春天”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)