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
贵州遵义电厂社区——文明创建点亮夜经济******
傍晚时分,位于贵州遵义市红花岗区迎红街道电厂社区老电厂内的小野马城市营地里,亮起了氛围灯,燃起老式围炉,烤地瓜、烧烤、火锅等美食在折叠桌上铺散开来,精致悠闲的氛围感吸引了不少市民前来露营。
“冬天用围炉烤地瓜既传统又能取暖,氛围很棒,而且里面环境很好,非常适合与亲朋好友小聚。”家住电厂社区的王女士说,“这里的变化很大,以前的环境很不美观,现在打造成一处网红打卡地,不仅提升了城市颜值,还让市民在工作之余有了一个新的休闲去处。”
今年6月,小野马城市营地抓住露营热度升温的机遇应运而生。而在此前,这里是被闲置了几年的建筑工地员工休息区,多是坑坑洼洼的地面、乱停乱放的车辆、摇摇欲坠的工棚。
“在整治社区环境,巩固提升文明城市创建成果的过程中,如何盘活这几十亩地?我们与社区干部、居民代表商议,决定发展夜经济。”电厂社区党支部书记、主任简柱军说,确定了发展业态布局后,小野马城市营地率先入驻,丰富的产品业态、精细化设计的景观绿化、规范的门店管理,在带来烟火气的同时,也把城市一角装点得井然有序。
“营地以盘活城市闲置土地、激发周边消费活力、部分盈利反哺社区为主要运营模式,从而实现互利共赢。”小野马城市营地负责人杨熙雯介绍,营地设有30多个帐篷,日均接待游客300人左右,根据节日特点,适时推出民俗相关或节日专享等主题活动,并利用周边闲置资源开发“网红车摊”,进一步打造消费新业态,为大家提供更多更优质的消费体验。
城市闲置地变成夜经济新载体,不仅能激发消费活力,促进经济发展,也带动了居民就业。据介绍,小野马城市营地最多时有30多名员工,大部分为周边居民。“我在营地负责采购,一个月能拿4000多元工资,离家又近,比在外面打工要好得多。”电厂社区居民李汝筠在营地工作了半年,对工作很满意。
“以文明创建点亮夜经济,让消费更好地拉动经济,就是我们的工作目标。”简柱军说,社区还将科学规划场地布局,新建停车场,招商引进餐饮商家,丰富经营业态,规范夜经济集聚区域管理,让城市烟火气与文明同行,促进城市活力提升,推动辖区高质量发展。(人民日报 本报记者 汪志球 黄娴)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)