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
韩国籍机长的中国年:“忙并快乐着”******
(新春见闻)韩国籍机长的中国年:“忙并快乐着”
中新社重庆1月21日电 题:韩国籍机长的中国年:“忙并快乐着”
作者 张旭
19日晚间,完成2023年春运第14趟飞行,随后从河南郑州坐飞机返回重庆,抵渝已是20日凌晨;21日陪妻子、女儿吃火锅团聚,稍作休整;预计22日从重庆起飞,驾驶飞机前往上海……这个春节,韩国籍机长李汉英忙得“马不停蹄”。
作为一名服务中国春运的机长,李汉英来自韩国日山,现就职于西部航空有限责任公司。2023年春运是中国对新冠病毒感染实施“乙类乙管”后的首个春运,也是他在中国民航服务民众的第五个春运。
“来中国前,我服务过韩国‘春运’。”李汉英说,韩国民众在圣诞节至中国农历新年期间,会选择出国游,是为韩国“春运”;作为一名成熟机长,他驾驶过波音747、波音767、空客320等机型,多为国际航班,也多在这段时间迎来航班的热闹非凡。
2023年春运,中国民航迎来旅客量大幅增长,作为中国民航的一员,他用“忙并快乐着”形容自己的春运状态。
“韩国和中国都有‘春运’,两国其他文化也很相近,在中国工作、生活很舒服。”李汉英称,因看好中国民航,他选择来这里发展。这里距离他的家乡近,以他居住时间最长的重庆为例,约三小时航程,便于照顾家人。他还把女儿接来中国,上了国际学校,学习中文和英文,李汉英认为,这两门语言将成为与世界交流的重要语言工具。
李汉英知道,春节是中国人最重要的节日之一。在这几天,公司的外籍机长都会主动要求排班,好让中国籍同事有机会和家人团聚。往年间,绝大多数除夕和大年初一,他都手握操纵杆,往返各大城市,完成起飞、翱翔和降落。“在特别的日子,那种送乘客回家团聚的感觉,还挺有成就感。”李汉英说。
21日是中国农历除夕,这一天的团聚,也是李汉英一家三口在中国的首次除夕团聚。李汉英说,根据老家的习俗,大人要给小孩发红包,城市还有焰火表演等。听说重庆此次春节期间将进行焰火表演,李汉英非常期待。
“吃什么”自然是除夕团聚的重要议题。当地特色的麻辣火锅,毫无疑义地成为这个在渝韩国家庭的首选。“我的妻子和女儿,对重庆火锅有天然好感,第一次吃就深深爱上,尤其爱吃‘特辣’。”李汉英说,重庆人的热情,就像火锅一样吸引、温暖着他们,伴着他们消除远离家乡的孤独。
值得一提的是,一家三口还一起办理了中国“绿卡”(外国人永久居留身份证)。“这让我们在住酒店、过海关等,手续更简便。”李汉英说,他还听说“绿卡”在购买医疗保险方面有便利,打算忙完这个春运,和家人一起前去了解、办理。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)