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
铁警吴岩松:平安春运的“守护者”******
中新网北京2月1日电 题:铁警吴岩松:平安春运的“守护者”
作者 邓有林
1月30日是今年春运第24天。清晨6点钟,夜色还未褪去,北京北站的候车大厅已经灯火通明,民警吴岩松装备整齐地走出警务执勤室。6点37分从北京北站开往怀柔北的S515次列车是当天第一趟车,他忙碌的一天就从守护旅客平安进站开始。
吴岩松今年45岁,2004年从部队转业加入公安队伍。多年来,早起是他雷打不动的习惯,打好热水,把执勤室打扫干净,精神饱满地投入工作。他当班期间,站区里第一抹“警色”总是他的身影。
“今天站区发送、到达旅客列车一共64趟,有近2万客流。”向车站客运部门工作人员了解情况后,作为春运“老兵”的吴岩松很快就在随身携带的工作日记上列出了一天的工作计划。
8点到9点是车站的第一波客流高峰,开完交班会后,吴岩松和同事匆匆赶到候车室内,趁着旅客们候车休息的空档,集中开展反诈防骗宣传,引导旅客扫码下载“全民反诈”APP,提醒旅客捂好“钱袋子”,谨防网络电信诈骗。吴岩松说,火车站是人群的集散地,反诈宣传受众广,传播速度快,民警多提示,旅客群众的财产安全就多一份保障。
“吴警官,今天又是你当班啊。”路过检票进站口时,客运员赵蕊和吴岩松热情地打招呼。吴岩松和车站工作人员都很熟络,经常出警帮助处理旅客矛盾纠纷。大家都说,只要他来了,心里就踏实了。
前不久,一名听力语言有障碍的旅客着急赶车,却错把北京北站当成北京站,硬要闯卡进站,正在附近执勤的吴岩松闻讯立即带着纸笔赶到进站口,通过书写交流,很快就稳定了旅客情绪,得知该旅客平日里很少出远门乘车,担心再搭错车,吴岩松又贴心地帮他打上出租车后才放心离开。
午饭时间,旅客熙熙攘攘依然很多,吴岩松是最后一个倒班回食堂吃饭的。到了食堂,他先倒了一大杯水,咕咚咕咚喝下几大口才开始吃饭。在站区巡逻执勤,累脚也费嗓子,一遍遍为旅客答疑解惑,一次次对旅客进行安全提示,最忙的时候一天下来嗓子都是哑的。
饭吃到一半,他接到同事打来的电话。1月18日,他帮助旅客张某找回了一台价值万元的笔记本电脑,张某为表感谢,寄来一面写有“人民警察为人民,失而复得暖人心”的锦旗。
旅客群众的认可总能给吴岩松带来更大的工作动力,他匆匆扒了几口饭,便又迅速回到工作岗位上。16点,从北京北开往大同南的G2537次列车即将发车,吴岩松又投入到列车值乘工作中。车上旅客座无虚席,大包小包的行李塞满了行李架,他边巡视边将行李摆放整齐,以免掉落砸伤旅客。短短2个小时的车程,他在车厢巡视了4圈。
20点53分,吴岩松值乘回到北京北站。半个小时后,送走最后一批乘车旅客,候车室就要关闭了。闭站前,他还要对候车区进行清理检查,防止旅客粗心大意遗落行李物品。
忙完这些,吴岩松才回到执勤室稍作休息。22点52分,从大同南开往北京北的G2542次列车到站,这是当天最后一趟返京列车。在出站口外,他肩灯闪烁,引导旅客有序出站。夜风乍起,他守护平安春运的信念依然火热。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 彩神彩票地图 |