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
赖清德将参选民进党主席 岛内民众担忧******
赖清德将参选民进党主席,岛内民众担忧:是否会将台湾带入死路
【环球时报综合报道】台湾地区副领导人赖清德14日委托前“文化部长”郑丽君完成民进党主席参选登记。赖清德与绿营英系人马之间的斗争备受关注,而他的“台独”立场是否会将台湾带入死路,也引起很多岛内民众的担忧。
蔡英文在“九合一”选举民进党大败后辞去党主席,由高雄市长陈其迈暂时代理,党主席补选12日开始领表、登记,本周五截止。台湾《联合报》称,赖清德准备参选民进党主席后,党内各派系已有默契,不会派出人选与其竞争。赖所属的新潮流系已整合内部意见,“正国会”一度有意由派系龙头林佳龙出马角逐党魁,但在赖清德宣布参选后,也打消了竞争的想法。因此,赖清德成为民进党下一任党主席已无悬念,关注的焦点将是明年1月15日的投票,赖能拿下多少票及得票率。
民进党内态度最暧昧的是英系。分析认为,赖清德一旦掌握党务,就意味着蔡英文提前“跛脚”。因此面对赖清德参选,蔡英文仅表示“祝福”,台“行政院长”苏贞昌则送给赖7个字:“有利有弊要深思。”联合新闻网称,“蔡赖配”本就是经算计的政治组合,两人曾是2019年民进党内初选竞争者,当年英系痛斥赖参选台湾地区领导人是“突袭”,赖清德也公开回呛“请她的网军停止攻击我”。初选后,两人的龃龉不了了之,最后还搭档参加2020年选举。台湾铭传大学学者陈钦春直言,蔡英文因“不安全感”不会这么快认输,且苏贞昌未来还有变数。《联合报》称,“九合一”选举惨败,促成了民进党换血,却也提前挑起权力更迭的党内角力。
与此同时,赖清德的“台独”立场也令岛内担忧。资深媒体人陈国祥14日撰文称,赖清德曾自称“我是务实的台独工作者”,这套说辞完全是民进党“台独党纲”的体现。他过去所发的言论是否依然有效,应该说清楚,尤其是攸关台湾安危的两岸关系主张。《联合报》的社论称,蔡英文近年滥用“抗中保台”,已让岛内民众因忧虑战争而产生反感,这从此次选举结果来看已十分清楚;而赖清德的“台独”路线比起蔡英文则犹有过之,这也是美方对他始终保持戒心的主要原因。(程东)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)