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
党建引领聚合力,乡企联建奔共富******
“有了进口商品城这个大平台,我们再也不愁今年的农产品没销路了!”近日,浙江丽水市青田县万山乡与侨乡进口商品城商会举行“乡企党建联建·携手并进奔共富”活动。活动中,侨乡进口商品城商会与青田县昌红农业发展有限公司签订了农产品意向采购协议,签约后公司负责人潘先雄乐开了花。
万山乡居于群山之巅,沿山峦设居,地理位置偏远。红米酒、蜂蜜、笋干、番薯粉等是万山的特色农产品。万山也曾是红十三军、红军挺进师游击活动浙南的重要根据地,红色旅游资源丰富。2019年开始,万山乡与侨乡进口商品城商会发挥各自优势,在党支部交流、农产品销售以及人才培育等各方面开展合作,助力革命老区发展、支持农村公益事业建设、促进农民增收。
青田县昌红农业发展有限公司作为万山乡的强村公司,是双方联建的合作重点,每年公司都会通过商品城平台销售蜂蜜、茶叶等农产品数十万元。“从去年开始,我们的合作越来越顺畅,一方面是在人才培育和营销模式的学习交流上,由企业选派优秀党员、技术能手、经营骨干来村里开展工作经验交流、传授职业技能知识;另一方面是他们拿出真金白银从我们这采购农产品、捐助困难群体以及支持基础设施建设,多角度助力我们的乡村振兴。”潘先雄说。
近年来,万山乡以昌红农业发展有限公司为媒介,通过与侨乡进口商品城、广发银行等单位合作,盘活村级现有资金、资产、资源,推动产业由单打独斗、各自为战向联动协同、集团作战转变,流转闲置土地1700余亩,建设稻鱼米基地500亩、覆盆子基地655亩,高标准梯田耕地提升700亩,发展万山红米酒、蜂蜜、笋干、番薯粉等特色产业。同时,用好“红色万山”品牌,做好全乡特色农产品的统一收购、包装和销售,完善农产品展销平台和营销体系,全乡实现农产品销售超300万元。
“我们商会成员每年的年货采购,还有送给客户的年货都会选择万山农产品,绿色纯天然无污染。”侨乡进口商品城商会会长周勇说。双方合作以来,不仅农产品畅销了,这几年随着万山红色旅游的兴起,优质的进口商品也渐渐“走”进乡村,万山乡以进口商品代销的方式帮助商品城一年销售达20余万元,实现了双赢。
除了在农产品、进口商品销售上的互帮互助,双方还发挥村企间组织与人员互融、资源与优势互补、利润与效益互惠的积极作用,择优党建工作硬、发展规模大、经济效益好的企业“一对一”“一对多”结对帮扶村,积极构造党建引领、支部带头、企业帮扶、群众参与的“四种利益联结体”,共建村企利益联结体,进一步将发展成果惠及到千家万户。截至目前,通过合作,万山各村的村集体经济已从每年的5万元增长至50多万元。(通讯员叶春笼 光明日报全媒体见习记者 刘习 记者 陆健)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)