绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿,宛若蛟龙”的
“C型”任意球,扳平比分
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
氧疗服务“上新”后进展怎样?******
很多市民尤其是老人,在新冠感染之后会出现胸闷气短,对氧疗服务的需求逐渐增多。目前,本市多家社区卫生服务中心都设置了专门的吸氧区,同时为有需求的市民提供氧气灌装服务。社区氧疗服务“上新”后进展怎样?居民都有哪些具体需求?灌装氧气回家有哪些细节要注意?昨天,记者针对市民关切的问题展开探访。
■北下关社区卫生服务中心
老人和孕妇对氧疗最迫切
昨天下午,记者来到海淀区北下关社区卫生服务中心,随着近期需要氧疗的患者增多,这里专门开辟出一间诊室,设置了吸氧区。在护士长郑亚南的陪护下,一位老人正在制氧机旁,进行着氧疗服务。
“我最近总是胸闷气短,晚上经常睡不着觉。”老人说,多亏了这台制氧机解决了燃眉之急,每次吸完一个多小时的氧气后回家,她都能睡个踏实觉。正说话间,一位女士拿着氧气袋前来寻求灌装服务。“我家老人在新冠感染之后,呼吸也不太顺畅。老人行动不便,无法前来吸氧,自己买制氧机也不太划算,所以我买了专门的氧气袋前来灌装,拿回去给老人吸。”
在征得老人的同意后,郑亚南决定先给该女士灌装氧气,仅用了几分钟的时间,一包氧气袋就灌满了。郑亚南又重新给老人接入呼吸导管,并且仔细地叮嘱该女士回家后如何使用的注意事项。吸氧区旁的诊室是输液室,这里设置了两台氧气罐,几位老人正在边输液边吸氧。郑亚南说,这里服务的主要是症状相对重一些,同时需要输液和吸氧的患者。
据北下关社区卫生服务中心全科主任崔纳介绍,前来氧疗的大多是老人,有些老人本身就有基础疾病,在新冠感染之后,胸闷气短的情况比较多,自去年12月初以来,氧疗需求明显增多了。“吸氧是改善症状的一个很有效的治疗方法。”崔纳说,通过临床发现,除了老人,还有不少孕妇缺氧的症状也很明显,她们往往还伴随着心理焦虑,氧疗在帮助他们改善症状后,更是对她们的一次心理疗养。
■蒲黄榆卫生服务中心
已提供228袋灌装氧气服务
蒲黄榆卫生服务中心共有两个院区,最近吸氧和灌装氧气袋需求都大幅增长。在蒲黄榆卫生服务中心(北区),记者看到,输液室在提供氧疗服务,共设有三个氧气罐,需要进行氧疗的市民坐在椅子上接受氧疗服务。在隔壁的一个单间内,同样有一个氧气罐,还设有一张床位,可以为有特殊需求的市民提供氧疗服务。
护理部主任刘艳新告诉记者,仅新年第一周,社区卫生服务中心便为居民们提供了228袋灌装氧气服务,此外,还有十余位市民在中心内接受了总计59个小时的氧疗。刘艳新说:“患者在接受氧疗前,都要接受专业诊疗。在这一过程中,医生会根据患者的症状以及血氧含量开具治疗单,明确单次氧疗的时间、每次的氧气流量以及总的治疗周期。此后医护人员便会按照治疗单为患者提供氧疗服务。”
刘艳新表示,之前可能有一些市民已经购买了制氧机,具备在家进行氧疗的条件,但氧疗作为一种辅助治疗措施,一旦吸入的氧气浓度过高或时间较长,就可能会出现氧中毒的情况。因此她建议,市民最好能够先进行问诊再进行氧疗。“我们在网上公布了服务电话,如果居民需要在家进行氧疗,最好先行咨询家庭医生或前往正规医疗机构进行诊断,并听取专业人员的指导。目前我们准备有血氧仪,市民可以免费来此检测血氧含量,以便更准确了解自身情况以及是否需要接受氧疗。”(记者 孙延安 陈圣禹 通讯员 王永武)