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
发力三大领域 地方两会聚焦促消费******
支持大宗消费,提振服务消费,打造消费增长极……在近期召开的地方两会上,促消费被频频提及。
专家表示,消费是稳定经济发展的“压舱石”。当前各地把恢复和扩大消费摆在优先位置,有助于更好释放消费潜力。同时,有利于提振市场信心,发挥消费对经济增长的基础性作用。
鼓励大宗商品消费
支持新能源汽车、绿色智能家电等大宗消费成为不少地方促消费的重点之一。
广东提出,支持住房改善、新能源汽车、绿色智能家电等大宗消费。河南提出,鼓励新能源汽车等大宗商品消费。陕西提出,扩大新能源汽车和绿色智能家电消费。辽宁提出,培育新能源汽车、绿色智能家电、智能穿戴等消费新增长点。
“在整个消费结构中,汽车、家电等大宗消费具有消费占比高、产业链长、带动力强的特点,稳定增加汽车、家电等大宗消费对提振消费至关重要。”国务院发展研究中心市场经济研究所研究室副主任、研究员漆云兰表示。
为支持大宗消费,多地推出配套措施。天津提出,落实搞活汽车流通、扩大汽车消费14项措施。河南日前发布的《大力提振市场信心促进经济稳定向好政策措施》提出,对在省内新购汽车按购车价格的5%给予消费者补贴,最高不超过10000元/台,省、市级财政各补贴一半;鼓励各地对智能电子产品和家用电器产品消费进行补贴或开展以旧换新促销活动,将省财政对各地实际财政补贴支出按不超过30%给予奖补政策延续至2023年3月底。
中国电子信息产业发展研究院消费品工业研究所副研究员陈娟认为,地方政府和企业可积极开展“新能源汽车下乡”、绿色智能“家电下乡”和“以旧换新”活动,加大优惠促销力度,促进大宗产品更新与新增需求的释放。
促进服务消费模式创新
提振文化旅游、家政服务等服务消费成为一些地方促消费的发力方向。
辽宁提出,支持养老服务、教育医疗文化体育服务等消费。广东明确,加大餐饮、文旅、养老、育幼等服务消费促进力度。陕西提出,积极培育运动、康养、托育、家政等消费新热点。山东提出,提质发展餐饮、家政、养老等服务消费。湖北提出,加快提振住宿餐饮、批发零售、文旅体育等消费。
“我国服务消费转型升级的新趋势,推动服务市场焕发新的生机与活力,促进服务消费的模式创新与供给的迭代升级成为扩大内需的重要动力。”中国国际经济交流中心副理事长王一鸣表示。
国家发改委国民经济综合司司长袁达1月18日表示,推动生活服务消费有序恢复。多渠道增加城乡居民收入,(下转A03版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)