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
(新春走基层)火车“游”过渤海湾:直击亚洲最长铁路轮渡上的春运******
中新网烟台1月19日电 题:火车“游”过渤海湾:直击亚洲最长铁路轮渡上的春运
作者 王娇妮 戴少毅
兔年春节临近,满载着粮食、煤炭、生活用品、节日物资的火车每天“游”行于渤海湾南北两岸,成为中国春运一道独特的海上风景。
大连至烟台铁路轮渡项目纵贯渤海海峡,是亚洲最长的铁路轮渡,开辟了东北至山东及东部沿海地区的最短路径,比绕行山海关缩短1600多公里。
19日12时,中铁1号轮停靠烟台北站,50节满载粮食的火车和35辆装满各种货物的汽车从轮渡开下。当日14时20分,装满煤炭、年货的火车和汽车,又将搭乘同一条轮渡继续跨越渤海湾,向大连旅顺港驶去。
工作人员告诉记者,春运期间通过轮渡过海的火车有“啤酒车”“鲜花车”“树苗车”“水果车”等等,轮渡俨然成了个巨型“超市”,每天约有1.5万吨货物从这里跨过渤海湾,五花八门的货物反映出民众生活的多样化。
在发往东北的年货中,山东的啤酒颇受欢迎。一列列“啤酒火车”从青岛发出,通过蓝烟线抵达烟台北站码头,并在这里等候上船。新鲜的山东啤酒通过海铁联运,走上东北民众的节日餐桌,最快48小时可到达黑龙江齐齐哈尔。
巨大的轮渡下层可装火车,中间可装汽车,上面则用来乘载旅客。客舱设有不同等级舱位,并配备电影院、超市、快餐厅、观景厅、卫星电视等设施。
常年从事海鲜运输生意的王海波将满载海货的汽车开上轮渡,准备在大连旅顺港下船后,直接开到沈阳销售。“轮渡线路用时短、费用低,一年光运输费就能节省六七万元。”王海波称。
铁路轮渡不仅实现了物畅其流,近年来通过不断完善船内设施等方式,同时实现“人享其行”,让旅客舒适地往返于故乡与他乡之间。
65岁的乘客李仁义告诉记者,如今回东北过年是轻松的旅行,坐轮渡便捷又舒适。而过去,他曾经历过排队二十多个小时买船票、男女老少一同挤在船舱里的春运场景。
在旅客中,还有不少人选择自驾小汽车乘船跨越渤海湾,他们有的回乡过年,有的携家人旅行。通过网络系统,旅客输入汽车车牌号等信息后,即可实现人与车便捷购票。
如此庞大的渡船是如何运行的?工作人员称,船上共有四台发动机组,承担着万吨巨轮的航行动力。机舱工作人员是渡船的“心脏”医生,一旦发现渡船“心血管有小毛病”必须随时诊断、治疗。
徐学强就是一名“诊治医师”,他负责对渡船故障做出判断,对症下药。“最好的诊治,是将隐患消灭在萌芽状态。”徐学强称,航运安全差一分就是灾难,必须第一时间解决问题,保障安全。
距离兔年春节还有两天,渡船上的年味越来越浓。工作人员告诉记者,他们的渡船是渤海湾上唯一春节不停歇的渡船,“大年三十不停航”已成为惯例。船员家属可以上船团聚,一同挂彩灯、包饺子,与旅客们一起过节。
据悉,渤海湾烟台至大连航线年均运送旅客250余万人次,车辆100余万台次,货物3000余万吨。今年春运期间,有20艘客滚船上线营运,最高峰日发送旅客超3万人次。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() AG彩票地图 |