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
童眼看中国、小手绘宏“兔”——2023年“欢乐春节”儿童绘画比赛在莫斯科举行******
中新网莫斯科1月18日电 (记者 田冰)中国驻莫斯科旅游办事处17日在莫斯科中国文化中心举办2023“欢乐春节”“童眼看中国”儿童绘画比赛颁奖典礼。
一月的莫斯科一片白雪茫茫,莫斯科中国文化中心门口悬挂着象征喜庆的春节红灯笼,放眼望去仿佛是童话中的雪屋。这是自疫情以来在莫斯科中国文化中心首次举办线下活动,大厅里灯火辉煌,喜庆的中国民乐衬托出一片祥和。活动现场的电子屏上滚动播放着所有参赛作品,大厅里展示着最终进入决赛的20幅优秀作品。俄罗斯的“小画家”们各显身手,从中国民俗风情到远古神兽、从人物画像到亭台楼阁,有醉人风景,也有可爱熊猫,内容丰富多彩、笔法不拘一格。别具匠心的创意,挥洒自如的创作,色彩鲜艳,生动有趣,充分展示了俄罗斯孩子们对中国的丰富想象力和对和平幸福生活的热爱。
参赛儿童阿尔秋木的家长在看过画展后表示:“这是一个值得纪念的日子,我从没有想过我孩子的作品,可以像真正的画家作品一样被装裱起来,放到这么漂亮的大厅里进行展示。为力求画出最真实的中国,我的孩子认真查找了关于中国的资料来进行研究和创作,在这个过程中我也参与和学习了中国文化。这次活动让我们不仅收获了荣誉,更重要的是了解到了新的文化知识,感谢这次活动给了孩子一个接触中国的机会,我相信他会继续保持这份对中国的好奇和关注。”
中国驻莫斯科旅游办主任王睿在致辞中对积极参与本次活动的所有人员表示感谢。她表示,参赛的孩子们用独特的视角,通过手中小小画笔描绘出对中国的无限畅想,童真童趣跃然纸上,充分表达了他们对中国的热爱和向往。中俄两国人民友谊源远流长,她勉励孩子们继续努力,为中俄友谊勾勒出新的图景,中国驻莫斯科旅游办将继续深入加强同俄罗斯文化和旅游界合作,不断推出更加丰富多彩的文化旅游活动。
本次活动还邀请了俄罗斯科学院中国与现代亚洲研究所研究员、画家安娜·冬青国女士现场教学中国国画。孩子们兴致盎然,跃跃欲试,兴高采烈地跟自己的新作品合影留念。
本次绘画比赛通过中国驻莫斯科旅游办社交媒体面向全俄发起网络征集,共收到来自莫斯科市、莫斯科州、圣彼得堡、克拉斯诺亚尔斯克、新切博克萨尔斯克、雷宾斯克、伊热夫斯克、阿斯特拉罕等城市的200余幅作品。比赛设7岁-10岁和11岁-14岁两个年龄组,由评委遴选出每个组别的一、二、三等奖。所有参赛作品均在旅游办社交媒体和网站上进行线上展出,参赛选手均获得中国驻莫旅游办印发的纪念证书以资鼓励。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)