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
辽宁大连火车站:多彩活动温暖旅客回家路******
中新网大连1月7日电 (记者 于海洋 杨毅)1月7日是春运首日,大连站内张灯结彩,一串串火红的灯笼和中国结悬挂在敞亮的候车室、进出站口处,喜庆、祥和、浓郁的节日氛围映衬着出行旅客的笑脸,给满怀思乡之情即将踏上幸福旅途的人们带来了满满的爱和祝福。
上午10时,随着欢快的音乐声响起,在候车室中央一块以“平安春运、有序春运、温馨春运,让旅客体验更美好”为主题的展板格外醒目。这块展板首先映入眼帘的是鲜红的地毯和醒目的“背景板”,上面写着“2023大连站欢迎您”,下方是一个“和谐号”高铁模型,左侧小展板写有“新年快乐”,右侧小展板则是大红灯笼造型,前方布置有兔年卡通拍照处,展板吸引着不少南来北往的旅客“打卡”拍照留念。
“您好,这张‘福’送给您,祝您阖家团圆、福气满满。”当日,具有书法、绘画特长的大连市书法协会成员、大连站和大连客运段职工、大连车站派出所民警,在候车室内设置“摊位”,现场为返乡旅客送春联和福字,不少旅客还亲自“上阵”,共同书写“福”字和对联,表达对新春的祝福和平安回家的期盼。这场“春运首日送福”暖心活动,瞬间成为春运人潮中一道温暖风景。
图为大连火车站举办春运活动迎接旅客。 隋峰 摄随后,这个站候车室内又上演了猜灯谜有奖答题互动活动,答对的可领取防疫小礼包、兔年吉祥物、大白兔奶糖包等小礼品,答错的将谜面放回,灯谜内容丰富,涉及铁路出行常识、日常生活、党史等相关知识,在普及知识的同时又增添了节日趣味性,给旅客带来全新的视觉体验。旅客张先生激动地说:“年年春运大不同,今年铁路部门推出的暖心举措让我们回家的路格外温馨。”为更好地发挥团员青年的突击队作用,该站团委每天组织20名青年志愿者,有序引导旅客进站,帮助旅客拿行李,解答旅客咨询,服务重点旅客。
今年春运,这个站在进站口增设售票服务中心,为旅客提供咨询、办理爱心卡和非现金售票业务等综合服务。在客流高峰时段根据客流情况动态调整验票、安检通道数量,减少旅客排队时间,采取志愿者引导等方式提高自助实名制核验闸机使用率,全面提高验证环节通过能力和通过效率。在站台明显处设置了45处便捷换乘标识,旅客无需出站即可实现快捷换乘;设置“急客通道”,安排志愿者引导,为距离开车15分钟以内的旅客,提供优先安检、验证、检票上车服务,方便“赶点”旅客进站乘车。还在大连站、大连北站商务座增设自助取售票机,方便旅客取票。
与此同时,车站不断优化便民服务举措,营造温馨出行环境。对老幼病残孕及需要依靠器械行动的重点旅客设置专门通道,提供进出站、上下车帮扶服务,为有需求旅客提供接送站爱心服务卡,旅客拨打车站服务热线电话或12306客服电话,可以预约轮椅、进出站、小红帽等便利服务。车站“馨驰半岛”服务团队专门针对老年人、脱网旅客等群体,在售票厅、服务台安排专人进行引导,在服务台增设了改签售票专口,老年人拨打电话优先受理,为老年人线上购票、信息查询、预约服务提供便利。车站还主动与机场、码头、地铁、公交等交通部门有序衔接,协同做好旅客换乘服务工作,解决“最先和最后一公里”短板,让旅客出行体验更美好。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |