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
“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会在蒙特利尔举行******
中新网蒙特利尔12月8日电 《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)第二阶段会议当地时间7日在加拿大蒙特利尔开幕。当天,“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会作为COP15中国角首场边会成功举行。
本次边会由生态环境部环境与经济政策研究中心、中国新闻社主办,中国新闻网承办,旨在进一步凝聚保护生物多样性全球共识,推动COP15第二阶段会议达成富有雄心、平衡、务实、有效、强有力且具变革性的“框架”。COP15主席、中国生态环境部部长黄润秋出席边会并作主旨发言。
COP15主席、中国生态环境部部长黄润秋出席“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会并作主旨发言 余瑞冬摄黄润秋表示,通过多年努力,中国生物多样性保护取得显著成效,有效保护了90%的陆地生态系统类型和74%的国家重点保护野生动植物种群,新增森林面积居世界首位,300多种珍稀濒危野生动植物野外种群得到很好恢复。中国的实践和成效表明,经济发展与生态保护不是非此即彼的“单选题”,人与自然是和谐共生的命运共同体。
黄润秋指出,今年10月胜利闭幕的中国共产党第二十次全国代表大会对推动绿色发展、促进人与自然和谐共生作出重大战略部署,宣示了中国与国际社会一道应对全球生态环境挑战,共建地球生命共同体的鲜明态度和责任担当。中国期待各方共同推动达成国际社会期待已久的、兼具雄心和务实平衡的“框架”,遏制并扭转生物多样性丧失的严峻形势,走上通往人与自然和谐共生的美好未来。
COP15主席、中国生态环境部部长黄润秋出席“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会并作主旨发言 尹灵摄边会由中国代表团团长、生态环境部副部长赵英民主持。联合国《生物多样性公约》秘书处执行秘书穆雷玛、加拿大环境与气候变化部国际关系助理副部长德波尔、世界自然基金会全球总干事兰博蒂尼等出席边会并作主旨发言。中国驻加拿大特命全权大使丛培武出席边会。
“中国在生物多样性保护方面取得了卓越成就。”穆雷玛表示,作为全球最大的发展中国家,中国在生物多样性保护领域发挥着独特作用,走出了一条既提高人们生活水平,又较好地保护生态的发展道路,为发展中国家提供了可供效仿和学习的模式。
联合国《生物多样性公约》秘书处执行秘书穆雷玛出席“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会并作主旨发言 尹灵摄德波尔向中方成功举办中国角边会表达祝贺。他表示,希望未来几周,双方能共同努力,达成2020年后全球生物多样性框架,“这将是大自然的胜利”。
兰博蒂尼表示,中国积极参与世界环境保护进程,尤其是担任COP15主席国以来采取了一系列措施,令人感到非常振奋。“接下来两周,我们将听到更多关于中国经验的分享。”
边会设置主旨发言、圆桌对话、案例分享等环节,邀请地方政府、非政府组织和企业代表,分享中国生物多样性保护和生态文明的典型案例,体现共建清洁美丽世界的理念,促进全球可持续发展。
“坚持人与自然和谐共生 共建清洁美丽世界”主题边会圆桌对话环节“茶与咖啡的对话” 余瑞冬摄在“茶与咖啡的对话”环节,中外嘉宾讲述了关于茶与咖啡的精彩故事,从两大饮品长达千年的种植史中,解读人与自然和谐共生的内涵。在案例分享环节,嘉宾通过从香禾糯到中药材,从土地修复到红树林湿地保护,从江豚到青头潜鸭等典型案例,展现了中国对于生态环境保护的独特智慧和辛勤付出,也阐明了中国逐绿前行的坚定决心。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |