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
春运期间预计进出京旅客总量达2536万人次 探亲流是主体******
中新网北京1月7日电 (杜燕 徐婧)2023年春运从2023年1月7日(腊月十六)开始至2月15日(正月二十五)结束,共计40天。北京市交通委今天表示,今年,春运处于疫情防控优化调整转段期,预计出行需求将得到释放。据预测,铁路、民航、省际客运进出京总量2536万人次,日均63万人次;高速公路日均180万辆次。
务工、学生流呈现错峰分批特征
北京市交通委表示,今年,受疫情影响,务工、学生流呈现错峰分批特征,春运前陆续离京返乡,春运后开始返校返岗。旅游流受疫情感染期影响恢复有限。探亲流仍是主体,预计在春节假期前开始陆续出京,节后集中返京。
北京市交通委表示,预计节前2-3天将迎来出京客流高峰,正月初七、正月十五前后迎来两个返京客流高峰,进出京客运量达80万人次。高速公路交通量高峰出现在2月10日,达205万辆次。
北京市交通委指出,总体来说,春节前后交通呈现快速恢复性增长趋势。北京将对交通发展趋势持续开展实时监测和分析研判,及时发布出行提示信息,提前做好运力准备等保障工作。
不查验乘客核酸阴性证明和健康码
北京市交通委表示,北京严格落实疫情防控优化调整各项措施,认真实施铁路、公路、民航、邮政快递等领域疫情防控政策。不再对乘客查验核酸检测阴性证明和健康码,不再开展落地检,不再实施乘客测温。有序恢复已暂停的客运服务。做好从业人员防护和场站、交通运输工具防疫管理。
同时,倡导乘客做自己健康的第一责任人,旅行途中全程戴口罩,主动减少聚集,出现发热等症状时避免乘坐公共交通工具。
加强运输服务和客运组织保障便捷出行
北京市交通委表示,将保障市内交通运行平稳。
公路方面继续实施春节假日高速公路免费通行政策。在进出京高峰期间,增加收费站现场保障力量,对车流量大的站口加强应急值守,结合交通量情况,合理配置车道,加强人员疏导。
省际客运方面,做好运力筹措,根据客流及时调整运营计划,动态优化运力调配。
轨道交通高峰时段加强站台、换乘通道楼、扶梯等重点部位监控,做好携带大包乘客的引导。针对返京高峰火车站、机场可能出现大客流的情况,做好4号线、7号线等重点接驳线路夜间延时运营保障的准备。
地面公交增加途经交通枢纽公交线路运营班次,强化运力供给。加强火车站、公园景区、商场及周边公交线路和站台的调度指挥和客流疏导,保障运营秩序。出租汽车做好机场、火车站和主要客流集散地的运力保障,加强与调度站、保点出租企业、交通台、调度中心联动,组织站区周边空驶车辆前往运营。
强化货运服务,做好保通保畅。春节“免通”期间继续实行大型车辆与7座以下客车通道分流,各收费站加强疏堵保畅、提升通行效率,共开辟333条绿通车道,保障绿通车快速查验、快速过站。强化服务区和收费站服务,高速服务区每日做好环境清洁消毒和通风换气,继续为货车司乘人员提供专区停靠、免费开水、餐饮售卖等服务。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 大发平台地图 |