绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿,宛若蛟龙”的
“C型”任意球,扳平比分
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
【学习贯彻党的二十大】万钢:发挥特色优势,砥砺致力为公、侨海报国的时代担当******
连日来,各民主党派、工商联和无党派人士高度关注、持续热议中共二十大,认真学习贯彻二十大精神。大家纷纷表示,要紧紧围绕中共二十大绘制的宏伟蓝图、确立的奋斗目标和作出的战略部署,切实履行好参政党职能,主动参与全过程人民民主实践,在以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的新征程上作出新贡献。即日起,“统战新语”陆续刊发各民主党派中央主席、全国工商联主席和无党派人士代表的学习心声。
中共二十大作出的各项决策部署、取得的各项成果,致公党中央倍感振奋,坚决拥护。学习宣传贯彻中共二十大精神是致公党当前和今后一个时期的重大政治任务。我们将广泛深入开展宣传宣讲和学习贯彻,切实把思想和行动统一到中共二十大精神上来。
坚定不移在思想上政治上行动上同以习近平同志为核心的中共中央保持高度一致
过去五年和新时代以来的十年中,以习近平同志为核心的中共中央统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,团结带领全党全国各族人民创造了新时代中国特色社会主义的伟大成就,推动我国迈上了全面建设社会主义现代化国家新征程。我们将引导全体致公党员深刻领悟“两个确立”决定性意义,增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”,做习近平新时代中国特色社会主义思想的坚定信仰者、忠实实践者。
以高质量参政履职为全面建设社会主义现代化国家贡献力量
中共二十大把团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标,以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴作为中国共产党从现在起的中心任务。致公党将积极投入到这个中心任务中去。一是深入学习,牢牢把握习近平新时代中国特色社会主义思想的世界观和方法论,为推进我国社会主义现代化建设建言献策。二是务必谦虚谨慎、艰苦奋斗,坚定历史自信,增强历史主动,把贯彻中共二十大精神体现到谋划工作、部署任务、推进实践中。
更好发挥致公党特色优势,砥砺致力为公、侨海报国的时代担当
中共二十大报告强调要加强海内外中华儿女大团结,形成同心共圆中国梦的强大合力。作为具有侨海特色的参政党,致公党有责任和义务为此作出新贡献。一是在向海外宣传好、解释好中共二十大精神上下功夫,进一步用好海外侨胞融通中外的独特优势以及海外华侨华人社团组织的宝贵资源,向他们讲好新时代新征程故事,讲好中国式现代化,更好地凝聚共识,增进团结。二是在做好海外统战工作上下功夫,增强忧患意识和底线思维,在积极应变的基础上,敢于斗争、善于斗争,更加注重涵养和保护侨界有生力量,更加注重服务国家外交大局,扩大对未建交和新建交国家侨胞的交流与合作,为营造我国发展良好国际氛围作贡献。我们将更加紧密地团结在以习近平同志为核心的中共中央周围,为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴贡献力量!
(来源:统战新语微信公众号 作者万钢系致公党中央主席)