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
重庆万州:待到枫香层林染 且把美景揽入怀******
有些风景,记在脑中,念在心上。
从万州城区出发,经G5012高速到龙驹下道,再沿龙白路方向走5公里,会看到一个自驾车辆停靠区,石碑上赫然刻写“三峡恒合旅游度假区”,这是古枫香园必经之地。顺着山路再爬升,眼前的风景移步换形、物换星移。
三峡古枫香园全景。恒合土家族乡政府供图
驱车大约30分钟,映入眼帘的是一个海拔约1200米的山间盆地,造型别致的民宿散落其间,天可作帐,地可当床,三千枫香在身旁。举目四顾,披着绿色植被的山脉错落层叠,视线与平日只能仰望的七曜山风车齐平。此行的目的地,三峡恒合旅游度假区核心景区——三峡古枫香园到了。
古枫香树、古松树、悬崖景观堪称园内三绝。保存完好的古枫香林,尤为让人惊艳,叶片入秋经霜,幻为春红,艳丽夺目。其中拥有100年以上树龄的古枫香树521株,最大的一株主干高26米,胸径长5米,4个成年人才能合围环抱,相传是蜀汉南浦县民栽种。
三峡古枫香园入口一角。记者 张倩 摄
枫木岭有土家天境,游目骋怀,数十里山川尽收眼底;空灵静寂的林中栈道,有上有下、林间清凉,行走其间,悠悠然然。
然而这些大自然的馈赠,只为衬托三栋民宿:枫香里、枫香驿、枫香谣。它们被建筑在万千风景里,成了风景的一部分。
枫香谣主体以土家吊脚楼风格修建,环境搭配运用老磨盘、老石缸、老陶罐、老木槽、老石料、带皮树枝等元素,极具地域民俗风情;枫香驿采用LOFT星空房、枫叶红颜色的大铝板门头、金属廊架等进行修建,搭配彩色玻璃瓶、钢板刻字等装饰,简约又不失华丽;枫香里造型呈“枫叶形“,环境搭配运用飘落的金属枫叶、“枫香记、南山影”激光投影、《蜀国弦》景墙、“莲花为你开”互动装置等元素,展现出独特的魅力。
民宿区的彩色公路。记者 张倩 摄
民宿所用之一物一器,无不收集自民间。院落大门为斑驳石头砌成;长约一米的老树根和青石被镂空作为花盆,置于大厅;房间内的凳子是一截树桩,也可能是一块石头,篮子则是竹丝编制而成。
如今,在“生态优先绿色发展”理念引领下,三峡古枫香园化作高山休闲避暑的热门目的地,成为八方游客热情拥抱的“诗和远方”。山色半岭、土家天境、廪君台、1314观景台……这些被文人墨客命名的景点,蕴藏着绿水青山的烂漫。中国五大赏枫胜地之一、全国森林康养基地、三峡最美山岭、重庆避暑胜地……随便一个梦寐以求的“标签”,都是爱上这里的理由。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)