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
台媒年度“台湾民心大调查”:近六成人预测2024年民进党将下台******
【环球时报特约记者 陈立非】2022年对台湾来说是相当动荡的一年,除了疫情持续肆虐外,佩洛西8月初窜访台湾更是让两岸局势进入深水区,台湾迎来近几年最紧绷、最动荡的时刻。21日,台湾《远见》杂志公布年度“民心动向大调查”,从结果来看,受访台湾民众对2023年的经济形势并不乐观,有43%的受访者认为明年岛内经济发展会变差,56%的人认为2024年台湾地区领导人选举将再度上演政党轮替。
《远见》杂志的最新民调显示,两岸紧张的气氛在一定程度上影响岛内民众登陆意愿,愿意“西进”的民众有10.1%。旅游部分,随着疫情趋缓,各项禁令逐步解封,不少民众已开始安排未来一年的旅游行程。调查结果显示,日本仍是台湾民众出境首选,比例高达41.8%,接着依次为欧洲、大陆和美国。与去年的调查数字相比,前往日本的比例减少8.1个百分点,想去欧洲的比例有明显增加。值得注意的是,即便大多数的人都认为两岸关系变不好,然而台湾民众仍未放弃与对岸交流的机会,高达58.8%的受访民众仍认为,两岸应该增加互动,仅24.2%的民众主张减少。
最近一年,解放军战机频繁在台海实施军演,民进党当局则增加军事采购项目,并传出2023年将把兵役延长到一年,也让台海可能发生冲突的说法甚嚣尘上。《远见》的调查显示,高达53.6%的受访台湾民众不愿意亲自或让家人上战场,其中女性、泛蓝支持者、台湾民众党支持者最不乐见自己或家人上战场。从交叉分析也可以看出,岛内泛蓝、泛绿民众对上战场一事出现巨大分歧,其中泛蓝民众有高达76.7%的人不愿上战场。若以年龄层来看,最愿意上战场的族群为50—59岁,分析可能和这些人已经除役有关,因此上战场事不关己,至于最不愿意上战场的族群为20—29岁,因为一旦台海发生战事,这些人首当其冲。若两岸真的发生战事,有45.7%的受访台湾民众认为最终将走向“协议和谈”,另有13.1%认为“大陆最终获胜”,仅10.3%的人认为“台湾最终获胜”。和去年同期相比,认为“双方协议和谈”的比例增加2.9个百分点,显示岛内民众渴望和谈的信念越来越坚定。
在统“独”方面,整体而言,若将“先维持现状再看”与“永远维持现状”合并为“维持现状”,可发现“维持现状”的比例还是稳定在五成以上。
11月26日的岛内“九合一”选举,民进党创下空前惨败的“成绩”,只获得5席县市长,蔡英文被迫辞去民进党主席职务。对于这次选举结果,46.7%的受访民众表示“满意”,27.8%表示“不满意”。值得一提的是,即使是泛绿支持者,也有近两成受访人士满意这样的结果。《远见》评论称,这显示蔡英文当局的表现不仅受到反对者批评,也有部分支持者无法谅解。
接下来要登场的重头戏,也就是2024年台湾地区领导人选举,岛内民众依旧不看好民进党。调查显示,56%的人认为2022年县市长选举结果可能导致2024年选举再次发生政党轮替,24.1%认为“不可能”。与此同时,“九合一”选举结果也间接影响民众对政党的认同度,本次调查中有24.9%的民众认为自己立场泛蓝,29.3%认为自己政治立场泛绿,支持第三势力台湾民众党的比例为5.7%,自认立场中立的民众高达40.2%。与往年数字相比,泛蓝支持者比例略有增加,泛绿则有下滑迹象,至于中立选民,增加幅度最为显著。
再过几天即将迎来新的一年,但台湾多数民众对于2023年并没有太大期待。调查显示,有43%的人对明年经济发展持悲观态度,认为会变好的则为31%,创下历年来的新低,且年龄越大悲观意识越显著。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)