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
“洋面孔”赶场国家非遗马街书会:“这真是难忘的经历”******
(新春见闻)“洋面孔”赶场国家非遗马街书会:“这真是难忘的经历”
中新社河南宝丰2月3日电 (记者 韩章云)“一日能看千台戏、三天胜读万卷书。”中国首批国家级非物质文化遗产代表性项目马街书会3日在河南宝丰鸣锣开唱。这项传承七百余年的民间曲艺盛会今年吸引多位外国观众前来赶会,切身感受中国曲艺的魅力。
马街书会位于河南宝丰县城南7公里的马街村,是中国民间规模宏大、形式独特、内涵丰富的说书(表演)大会。
2月3日是中国农历正月十三,马街书会的正会日子。当日,来自全国各地的曲艺人负鼓携琴汇聚于马街村开阔的麦田里,以天作幕,以地为台,打起简板,拉起琴弦,说书亮艺。听书爱好者扶老携幼,从四面八方赶来。
赶会者中,金发碧眼的克莱夫十分引人注目。一向喜爱中华传统文化的他在朋友的带领下第一次赶场马街书会。他不时按下相机快门,记录曲艺人生动的演出形象。
“我来自英国,目前是河南洛阳一所高中的英语教师,也是洛阳女婿。”克莱夫说,在中国居住的十多年,他喜欢用摄影的方式记录各地独特的人文风貌,这次参加马街书会,让他倍感震撼。
“难以想象艺人们用简单的乐器就能凑出欢快的曲调,虽然我听不懂他们在唱什么,但是那种快乐的氛围感染着我。”克莱夫告诉中新社记者,为了真实感受曲艺人在马街书会期间的生活状态,2日晚间,他和各地的曲艺人一起住在“艺人之家”,“这真是难忘的经历。”
当日,来自非洲津巴布韦的姑娘裴心,在朋友的陪伴下一早就从临县赶到马街书会。会场百花齐放的曲艺展演、喧闹的锣鼓队、精彩的舞龙舞狮表演,令她目不暇接。
已在河南生活多年的裴心表示,马街书会就是她心中的“中国狂欢节”,这场曲艺盛会将原本就热闹的中国春节推向了高潮。“马街书会场面宏大,我在这里听到不同的乐曲,非常开心。”
河南中医药大学德国留学生无名则是有备而来。2日,他专程赶到被誉为马街书会“活化石”、103岁的曲艺人余书习家,听老人弹三弦,请教马街书会历史。此经历被无名拍成短视频呈现在网络平台上,受到众多网友点赞。
3日,无名在马街书会现场观看了历届“书状元”展演、两个剧团“对戏”,还见到中国著名评书艺术家刘兰芳现场说《岳飞传》。在无名看来,麦田上的马街书会热闹又接地气,他期待以后能更多地参与其中,学习中国曲艺,“毕竟现在学习中华传统文化就是最大的‘潮’”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)