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
促进工艺美术繁荣发展 福建政协委员建言建产业园育人才******
中新网福州1月12日电 (记者 闫旭)“福州工艺美术历史悠久,品种繁多,技艺精湛,而目前还没有专业性、规模性的工艺美术产业园。”12日,在正于福州举行的福建省政协十三届一次会议上,福建省政协委员、民进福建省委会常委、福建技术师范学院工艺美术学院院长陈礼忠建议,在省会城市福州建设工艺美术产业园。
陈礼忠认为,规划和建设适合时代发展的工艺美术产业园,可以为工艺美术产业的稳定持续发展提供硬件支撑。他建议由政府提供工艺美术产业园用地,尽量靠近中心城区,同步配套政策和资金扶持。
“内求创新创作,外求发展拓展。”陈礼忠说,加强艺术家创新创作,形成正规文化艺术商业交易,共同打造工艺美术产业产值;刺激本土工艺美术消费,对外大力推广本土工艺美术产品促进外销;推出招商引资政策,政策扶持具有代表性、行业优秀艺术家,扩大产业园在工艺美术行业的影响力。
陈礼忠同样关注工艺美术人才的培养。在他看来,任何产业持续发展,都离不开后备人才的渐进培养;工艺美术产业园不仅需要工艺美术师的人才,也需要行业管理人才、市场商贸人才。
因此,他建议,利用工艺美术产业园,与全国高校对口的工艺美术专业、经济管理专业、市场营销专业、展览展会专业、物流专业等合作,建立院校毕业生实习与工作的对接,增加就业机会,利用优秀年轻人才的持续加入,提供行业、产业“创造性转化,创新性发展”的新力量。
“当下是工匠技艺传承创新的新时代”,陈礼忠认为,福州若能建设工艺美术产业园,将为福建省工艺美术行业树立标杆作用,为福建省工艺美术繁荣发展作出一定贡献。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)