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
甘肃礼县:手工挂面“挂”出好日子******
央广网兰州1月11日消息(记者李红军)寒冬腊月,正是制作传统手工挂面的最佳时节。甘肃省陇南市礼县石桥镇二土村家家户户迎来了最繁忙的手工挂面加工期,一排排手工挂面宛若银丝般在面架上随风摆动,空气中散发着阵阵面香,成为冬日乡村的一道亮丽风景。
正在晾晒的手工挂面(央广网发 陇南市委宣传部 供图)
“我从二十几岁开始跟着师傅学艺,到现在加工挂面已经有10多个年头了。由于纯手工挂面制作工序多,费时费力,每一道工序都要用心去做,任何一道工序出现失误都做不出好面。”石桥镇二土村挂面“能手”王顺利说。
近年来,礼县石桥镇二土村抓住手工挂面这一传统产业,不断铸匠心、优品质、扩规模、增效益,通过“双培双带”模式,将优秀手工挂面“专家”培养成党员,组织村内有条件的党员加工、销售挂面,并通过“党支部+经合组织+农户”的模式,大力引导村民在家门口就业,鼓起了村民们的“钱袋子”。
挂面加工户赵瑞旦说:“正宗的手工挂面,耐煮不糊、风味独特、嚼劲十足、口感筋道、口味纯正、老少皆宜,要选用优质小麦面粉,经过和面、搓条、盘条、上条、捂条、上棍、拉条、晾晒、包装等十几道生产工序。在寒冬天气经过十几个小时的制作、晾晒,一把手工挂面才能制作完成。”
村民制作手工挂面(央广网发 陇南市委宣传部 供图)
目前,石桥镇二土村手工挂面加工户已经发展到40多户,年产量在8—10万斤左右,户均增收2万元。如今,有着百年历史的“二土纯手工挂面”畅销县内外,不仅是当地群众抹不去的乡愁,还为村民们拓宽了增收致富的渠道。
“二土村将以群众增收为目的,发挥好村党支部的引领作用,大力支持和鼓励群众扩大挂面生产规模,使村集体经济不断壮大,群众收入不断增加。”石桥镇二土村党支部书记赵建军说。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)