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
港澳会客厅|马浚伟谈“履新”:利用内地影视资源可以做很多事情******
中新网香港1月19日电(记者 索有为)香港著名艺人马浚伟日前被香港特区政府正式任命为香港艺术发展局成员,他在接受中新网港澳会客厅采访时表示,内地影视资源充足、人才充足,希望周边的同业都能利用好内地影视的配套、资源,投入更多的新的创作。
在谈及上任后如何推动粤港澳大湾区在香港的影视产业建设时,马浚伟首先强调说:“很多香港的朋友还有一点是搞不清的。香港本身就是在大湾区里面,大湾区不是香港以外的地方,我们就是在大湾区。怎么连接附近的大湾区的各个城市,然后发挥他们连接起来的作用,这才是重点。”
马浚伟表示,上任以后马上推动大湾区的一些电影项目,希望一些电影的整个制作过程都能在大湾区里面游走,可以再去不同的点拍摄,邀请不同城市的制作人员或者演员拍出一部不是以香港为单独的一个单位筹备的电影,“澳门也好、广州也好,整个大湾区里的各个城市发生的故事,其实我也在构思当中”。
“我希望在艺发局也好,康文署也好,或者是在特区政府那边也好,我能提出一些我的想法,然后去发动大湾区里面的演艺人员一起去参与,有延续性的、不停地有不同的作品出来。”马浚伟说。
在香港演艺界摸爬滚打30年的马浚伟认为,香港有其充满特色的地方,香港音乐及影视作品也陪着很多人长大,但应该承认内地影视发展非常快,特别是内地影视资源充足、人才充足,这对香港来说不会是考验,反而会是非常好的原动力,会让香港的业界工作者觉得“要加把劲”,未来他本人亦非常愿意为此出一份力。
马浚伟补充说,现在内地影视市场已经很好,要增强更多的IP在里面,需要更多的是题材、更多的原创,特别是现在香港在国家支持下也希望成为文化艺术中心,希望周边的同业都能利用好内地影视的配套、资源,投入更多的新的创作,“我们能走到今天,然后面向国际化,没有输给谁,我觉得这个真的很厉害的”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)