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盘点不同球类运动，谁是“球中之王”？******

　　近日，在世界杯比赛中

　　葡萄牙队3比2险胜加纳队

　　下半场，C罗通过点球

　　帮助葡萄牙队取得领先

　　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

【魅力“e”乌镇】创新力拉满！一大波“黑科技”亮相“互联网之光”博览会******

　　11月8日，作为2022年世界互联网大会乌镇峰会的重要组成部分，“互联网之光”博览会如约而至。移动充电桩、眼动输入仪、碳钎维电动自行车……博览会开展3天来，众多互联网“黑科技”吸引着观众一睹为快。据了解，本次博览会有来自40个国家和地区的400余家中外企业和机构以线下线上结合的方式参展，74家企业发布新技术、新产品及理论成果；同时，首次推出365天不落幕的“互联网之光云展厅”品牌，围绕数字共富、数字双碳、数字健康、数字出行、产业数字化、卫星互联网、网络空间治理等7大主题，以3D、2D相结合作展出。此次博览会线下展览将持续至11日，一起来看看令人目不暇接的“黑科技”！

　　摩菱智能移动充电桩将新能源汽车快速充电技术与自动驾驶系统结合，可提供灵活、可移动的电动汽车充电服务，缓解社区充电网络不完善、充电桩资源紧张。（光明网记者 潘迪摄/光明图片）

　　爱普生工业AR眼镜采用硅基OLED纳米级别显示屏，形成120寸AR（增强现实）成像，搭配头戴式设计，使工人在长时间佩戴下保持舒适。工业AR眼镜能够在工厂生产中的产品检修环节，通过实时AR连线，请维修专家远程指导抢修，帮助工业企业降本增效。（光明网记者 潘迪摄/光明图片）

　　“之江天目”异构智能计算机是为之江实验室研发的全球首台基于开放计算规范的千卡规模液冷智能计算机，该计算机可支撑超千亿参数巨量模型的高效、并行训练。（光明网记者 潘迪摄/光明图片）

　　中国电科AOE空气消毒机采用活性复合粒子发生技术，主动释放出无毒无害的“活性复合粒子”，主动捕获病毒、细菌和真菌并破坏其化学结构，有效切断病菌传播途径。（光明网记者 赵金悦摄/光明图片）

　　“飞艇无人机”由桐乡市乌镇鹰航科技有限公司自主研发，通过创新地将飞艇技术和无人机技术相结合，让其既能在空中保持足够的机动能力，又能长时间空中作业。该产品可广泛应用于直播拍摄、巡查测绘、应急通讯等场景。（光明网记者 赵金悦摄/光明图片）

　　国家电网展示的“水下电缆巡检机器人”主要用于湖泊、河流等水域水下电缆故障巡视和定位查找工作，最大潜入深度可达150米。借助其水下泛光面积大、回传视频清晰、巡检速度快等技术优点，其应用能够大幅提升水下电缆例行巡视维护和故障快速查找及处理效率。（光明网记者 赵金悦摄/光明图片）

　　这款来自腾讯公司的眼动输入仪吸引了不少人关注。该仪器可精准捕捉残障人士眼球滚动实现打字功能，帮助提升打字效率一倍以上。（光明记者 赵金悦摄/光明图片）

　　Vivo展出的全场景开放式手车互联组件，可以实现手机与车机间“一键秒传”文件、图片或视频，同时，导航、音乐、通知、日程等功能也可在两者间无缝跨端流转，让手机与汽车在安全、智能的驾驶体验中便捷配合。（光明记者 赵金悦摄/光明图片）

　　与普通的拍照打卡不同，观众可在展会上的XR元宇宙体验区佩戴MR眼镜，在未来与过去、乌镇水乡与宇宙空间之间自由“穿越”。这项技术基于元宇宙概念，打造5G云XR空间计算平台，通过云AR技术来连接“虚”与“实”。（光明记者 赵金悦摄/光明图片）

　　这辆智能电动自行车车架均由碳钎维制造，周身仅重15kg，能单手拎起，目前为同类产品中最轻。该产品拥有LED点阵屏、指纹解锁、智能识别声控指令等功能。借助一枚智能传感器实现骑行“千人千面”，为骑行者带来身轻如燕的骑行体验。（光明记者 赵金悦摄/光明图片）

　　策划：李政葳

　　摄影：潘迪 赵金悦

　　文字：孔繁鑫 邱晓琴

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）