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
贵州省黔西市新仁苗族乡化屋村党支部书记许蕾——发展特色产业 带动村民增收******
吃过午饭,许蕾照例前往六冲河畔观光步道施工处。河岸边,工人们正拿着锄头平整路面,推着小推车运石头。经过两个多月的施工,观光步道已初具雏形。
许蕾是党的二十大代表、贵州省黔西市新仁苗族乡党委副书记、化屋村党支部书记。两个多月前,在北京参会的许蕾接到消息,村里观光步道动工了。刚从北京回来,许蕾就赶到施工现场,鼓励大家争取在春节前完工,“这样就能在春节假期接待游客了。”许蕾说。
化屋村地处乌江上游,位于乌江源百里画廊风景区内。这些年,依托独特的山水风光,化屋村的乡村旅游发展越来越红火。“但还有不小的提升空间。”许蕾说,村里虽有旅游公路,但未实现人车分流,离河边又远,游客难以近距离欣赏沿河风光。
今年4月,许蕾等村干部和村民们合计,决定沿河修建一条观光步道。从争取项目资金到讨论设计方案,半年多的时间里,许蕾没少费心思。
听说观光步道要修到自己家门口,化屋村村民王光元积极加入施工队。这几年,王光元开起了农家乐。“观光步道修好后,会有更多游客过来,农家乐的收入估计能翻番。”王光元说。
王光元承担观光步道部分路段的施工管理工作,每天工资约200元,普通工人每天也有150元至180元的收入。“为保障村民就近就业,观光步道项目资金的30%用于支付村民工资。”许蕾说。
村里房屋改造也是许蕾的操心事。“结合村民意愿,适宜发展餐饮民宿的,对其房屋外立面进行统一改造,展现少数民族村寨的独特风貌。”许蕾说。
去北京参会,许蕾带了两套展示苗绣和蜡染元素的服饰,让更多人了解化屋村的特色苗绣。还没等许蕾回村,订单就从四面八方飞向了化屋村。
“嗒嗒嗒……”苗绣车间里,村民杨飞和其他工人正忙着赶工。“许书记,200多套订单,我们大约完成一半了。”杨飞十几岁时就学习苗绣手艺,前些年一直在外做水泥工,见家乡大力发展苗绣,她在2019年回到化屋村,成为苗绣车间的一名绣娘。“工资和在外打工差不多,还能照顾老人小孩。”杨飞说。
“党的二十大报告提出,发展乡村特色产业,拓宽农民增收致富渠道。立足化屋村的资源禀赋,我们大力发展苗绣、黄粑、黄姜、黄牛等产业,村里的合作社取得了不错的效益。”许蕾介绍,今年6月30日,合作社给村民分红60余万元,春节前还将进行分红。2021年,化屋村村民人均可支配收入达1.93万元。(记者 汪志球 陈隽逸)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)