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
国台办:人民解放军演练是对台美勾连挑衅升级的严正警告******
中新网1月11日电 国台办发言人马晓光11日指出,近来民进党当局加紧与美国开展军事勾连。人民解放军的演练,是对台美勾连挑衅升级、破坏台海和平稳定的严正警告。
11日,国台办举行例行新闻发布会。有记者提问称,近期解放军军机演训活动频繁。台“国防部”称严重危害台海和平。民进党当局向美大量军购,恢复一年兵役制,甚至有可能会推动幼儿园学习分辨炮弹声音。请问国台办有何评论?
对此,马晓光表示,凡事有因必有果。近来民进党当局加紧与美国开展军事勾连。人民解放军的演练,是对台美勾连挑衅升级、破坏台海和平稳定的严正警告。世界上只有一个中国,台湾是中国的一部分。解决台湾问题是中国人自己的事,不容外人干涉。任何企图把台湾从中国分裂出去的图谋都不可能得逞。任何人任何势力都不要低估我们遏制“台独”分裂、反对外来干涉的决心和能力。“刚才我也讲到,我们期盼新的一年两岸关系能够改善发展,台海局势能够和平稳定,两岸正常交流合作能够尽快恢复,这是我们衷心的期盼,也是两岸同胞的共同心声。两岸同胞应当团结起来,制止台美勾连挑衅升级,这样我们的美好愿望和善良意愿才能够实现。”
记者也提问称,美智库“战略暨国际研究中心”最新兵推结果显示,如果解放军在2026年“入侵”台湾,可能会导致中美台和日本军队出现严重的死伤。请问面对外媒或美学术单位多次预测各种“武统”时间,在这样矛盾氛围下,两岸如何一家亲?
马晓光指出,对于一些所谓民调、研究报告,本来我们是不予评论的。“但我想指出的是,美国一些智库近一段时间围绕台湾问题与台海局势频频推出一些所谓报告,打着学术研究的幌子干着精心算计的勾当。大肆渲染贩卖中国‘威胁论’,为国内军工集团牟利,借机挑拨两岸同胞感情,为拉其盟友搞‘以台制华’服务。动机和目的显而易见。对于这类报告,相信广大台湾同胞有理智做出自己的判断,不受蛊惑,不被裹挟。”