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
巴基斯坦学者:中国人民至上的抗疫措施值得称赞 西方虚假指责充满讽刺******
中国日报网1月4日电日前,巴基斯坦人类命运共同体研究中心执行主任哈立德·泰穆尔·阿克拉姆为《中国日报》撰文,文中写道,通过对中国努力和创新性医疗举措的详细分析,可以看出在抗击新冠疫情的斗争中,中国政府不遗余力地维护了人民生命安全和健康。
新冠疫情扰乱了全球各地经济体的社会经济结构,凸显了医疗辅助人员和和资源的重要性。即使在这种情况下,中国也是少数几个保持经济健康增长的国家之一,并帮助其他国家保持发展,为他们提供新冠病毒疫苗和医疗援助,以遏制新冠病毒的传播。
阿克拉姆表示中国政府富有远见的领导力保护了中国人民免受新冠病毒最严重的影响,为此,中国实施了严格且必要的限制措施,开展更有针对性的卫生防疫。中国政府在综合评估病毒变异、疫情形势和中国防控基础等因素后,放宽了疫情防控措施。
然而,自疫情开始以来,西方媒体一直声称中国的防疫政策在遏制病毒方面的成功是有限的。一些西方国家在中国放宽限制后对中国展开了敌意宣传,此举充满了讽刺性,因为此前他们曾表示中国没有理由继续严格的限制。
中国在近三年的抗击疫情行动中,优先保护老人和儿童,扩大疫苗接种范围,采取一切必要的病毒预防措施。更重要的是,中国的抗疫政策仍然是为了在促进社会经济发展的同时,尽可能减少病例数,实施科学、有针对性的疫情防控措施。这样的政策拯救了宝贵的生命,帮助生活在相对较短的时间内恢复正常。
在抗击疫情的过程中,中国帮助许多国家稳定其经济,保护人民免受病毒侵害。由于中国强有力的政策和落实,中国持续为世界提供货物和服务,包括许多国家急需的抗击疫情的商品。因此,西方国家发动反华宣传的努力注定要失败。
文中阿克拉姆进一步提到,在过去近三年里,中国的抗疫政策和预防措施帮助降低了国内的感染风险,这表明严格的防控政策在控制病毒方面是有效的。简而言之,中国一直在加强医疗资源,动员各级医疗机构妥善应对新冠疫情,确保感染病毒的人得到妥善治疗。
中国政府充分认识到这些挑战,并一直在为保护中国人民免受病毒侵害而不懈努力。因此,任何针对中国的指责,都让我们对西方国家对病毒采取的所谓预防措施、维护经济稳定提出质疑。因此,西方国家不应该指责中国,而是应该与中国合作,共同创造一个没有新冠疫情的世界。
对中国的虚假指控和敌对行为不会影响中国构建全球纽带。相反,它们会暴露出不利于全球和平与安全的力量。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)