图源:FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼,深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源:新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗?
哪种球飞得最远?
球速之“王”竟然是它?
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球,球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了,在这些球类运动中,速度最快的是哪种球?是令人热血沸腾的足球,是挥汗如雨的网球,还是快得看不清轨迹的乒乓球?
图源:摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁,2017年1月10日,在印度羽毛球超级联赛上,科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时(约118 m/s)的杀球。这意味着什么?这个记录中羽毛球的最高速度,比“复兴号”动车组列车最高运行时速(400公里/小时)还要快。
图源:Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快?原因其实并不复杂,主要是因为羽毛球比较轻(重量只有5克),并且球拍足够长(不超过680mm)。
图源:Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用,它的速度一般只会逐渐减小(篮球等例外)。想要获得最快的运动速度,球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体,羽毛球非常轻,因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源:Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球,单次击球可以移动200米以上,标准高尔夫球场,一般布置18个球洞,总长度要控制在6002~6400米,球场面积50~75公顷(1公顷=10000平方米),实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此,高尔夫还走出了地球,成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日,执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德(Alan Shepard)挥动球杆在月球上打起了高尔夫球,从而使他成为有史以来第一位,也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源:NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象:越是光滑的高尔夫球,越是飞不远。
我们都认为,球形是最完美的形体,表面越是光滑,则在飞行的过程中,球面与大气的摩擦就越少,同等用力的情况下,理应飞得越远。但是,高尔夫球不是这样。
图源:《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源:科普中国
如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝,它可以起到让空气紧贴球面的作用,这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看,足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题,那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源:百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球,也是最近几届世界杯中,最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时,生产厂家就宣传说:这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成,完美地包住了内胆,这是史上最圆的足球。
然而,这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出,“粗糙度的大小,决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转,从而导致它的飞行轨迹不可预测,守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线,在飞行过程中,气流经过缝线时,会产生更多湍流,由于左右不对称,湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆,飞行飘忽不定,如飞舞蝴蝶。
图源:中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成,缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度,缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球,由于其总缝线长度很短,导致其成为当时最光滑的足球,经过空气动力学试验,人们发现,在80~88公里每小时球速时,普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应,而80公里左右时速恰恰是射门,以及任意球的典型球速。
END
资料来源:央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理:董小娴
大展宏“兔”——癸卯年生肖文物图片联展即将推出******
卯门生紫气,兔岁报新春。
公元2023年,中华传统生肖纪年中的癸卯兔年如约而至。
中国文物报社联合52家文博机构共同策划的 “大展宏‘兔’——癸卯年生肖文物图片联展”正在紧张筹备,即将于春节期间在全国百余城市博物馆和公共文化空间同步推出,甄选319件兔主题文物,为喜迎新年的全国公众献上一份“文物新年礼”。
十二生肖作为中国人民乃至整个中华文化圈中普及率最高的传统文化符号,也是春节的吉祥物和传统年俗文化的象征,是中华优秀传统文化的重要组成部分。党的二十大报告指出:坚守中华文化立场,提炼展示中华文明的精神标识和文化精髓,加快构建中国话语和中国叙事体系,讲好中国故事、传播好中国声音,展现可信、可爱、可敬的中国形象。中办国办曾在实施中华优秀传统文化传承发展工程的意见中明确提出:加强对传统历法、节气、生肖和饮食、医药等的研究阐释、活态利用,使其有益的文化价值深度嵌入百姓生活。十二生肖作为中国人民乃至整个中华文化圈中普及率最高的传统文化符号,也是春节的吉祥物和传统年俗文化的象征,是可信、可爱、可敬的中国形象的重要组成部分。今天,我们在春节期间推出生肖文物题材的专题展览,也正是践行党的二十大精神,传承、弘扬中华优秀传统文化的一项重要举措。
展览共分为四个部分,第一部分序篇生肖文化的源与流,追溯十二生肖的形成与早期人类的动物崇拜意识,以及将生肖作为春节的吉祥物,成为年俗文化象征的文化渊源;第二部分迷踪在旷野,讲述自然生态中的兔,我国作为世界上最早驯养兔的国家之一,中华先民爱兔、养兔、猎兔,同时使用兔皮毛制品,将兔的形象描绘在生活器物之上,使之成为中国人多彩生活中的重要元素;第三部分千古寄明月,展现历史文化中的兔,通过玉器、瓷器、青铜器、绘画等各类与兔相关的文物遗存,表现我国兔文化历史源远流长;第四部分霜辉映凡尘,展示民俗文化中的兔,基于月兔的神性色彩,全国各地都流行着与玉兔相关的神话传说、民俗典故,在剪纸、刺绣、年画中,亦可随处看到兔的形象。
联展将于2023年春节前夕在各联展博物馆陆续开幕,同步奉展于公众。恭祝兔年里人人扬眉“兔”气,大展宏“兔”!具体展期安排将通过中国文物报社所属新媒体平台即时发布。
敬请关注!
联展单位:
中国文物报社、中国妇女儿童博物馆、北京自然博物馆、天津博物馆、河北博物院、邯郸市博物馆、山西博物院、临汾市博物馆、内蒙古河套文化博物院、鄂尔多斯市博物院、辽宁省博物馆、大连博物馆、吉林省博物院、黑龙江省博物馆、南京中国科举博物馆、常州博物馆、徐州博物馆、宁波博物院、安徽博物院、福建博物院、晋江市博物馆、厦门市博物馆、故宫鼓浪屿外国文物馆、福建中国闽台缘博物馆、江西省博物馆、景德镇中国陶瓷博物馆、高安市博物馆、赣州市博物馆、九江市博物馆、青岛德国总督楼旧址博物馆、河南博物院、漯河市博物馆、洛阳民俗博物馆、湖北省博物馆、随州市博物馆、长沙市博物馆、广东海上丝绸之路博物馆、东莞市博物馆、深圳市金石艺术博物馆、广西民族博物馆、桂林博物馆、重庆中国三峡博物馆、重庆自然博物馆、四川博物院、金沙遗址博物馆、贵州省博物馆、西安博物院、宝鸡青铜器博物院、渭南市博物馆、甘肃省博物馆、青海省博物馆、宁夏回族自治区博物馆、宁夏固原博物馆
图片支持:
故宫博物院、中国国家博物馆、中国美术馆、中国社会科学院考古研究所、保利艺术博物馆、赤峰博物馆、昭君博物院、南京博物院、扬州博物馆、常熟博物馆、安徽省文物考古研究所、萍乡博物馆、湖南博物院、衡阳市博物馆、广汉三星堆博物馆、甘肃博物馆联盟
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