绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿,宛若蛟龙”的
“C型”任意球,扳平比分
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
中国朋友助柬学生告别“流水席”式课堂******
中新社柬埔寨干拉省1月12日电 题:中国朋友助柬学生告别“流水席”式课堂
作者 欧阳开宇 余湘珺
干净的课桌,粉刷过的新墙,透过窗户的充足光线……柬埔寨干拉省安龙达塞中学学生波兰梅走进新校舍,“连心情也变明亮了”。
1月上旬,中国云南省援柬埔寨干拉省安龙达塞中学教学设施项目启用,当地师生们终于有了属于自己的新校室。新课堂第一天,波兰梅与同学们身穿白色衬衫、黑色半裙这一柬埔寨学生的经典校服套装,早早就来到学校开启“新鲜的上学体验”。
安龙达塞中学2014年成立,由于没有校舍,只能借用当地小学的教室。小学一共15个教室。小学用10个,中学借用5个,学生们像“吃流水席”一样上课——七年级的学生上午用完教室,八年级的学生下午再来用。
“这一天我们盼了9年!”安龙达塞中学校长邓索卡向中新社记者说道,此前学生们没有固定的教室,安排教学很不方便。
邓索卡说,新学校启用前,当地很多学生上学需求无法得到满足,一部分学生只能去10公里以外的中学上课。早上7时上课,不到5时就得起床,骑1个多小时自行车到学校。一些家长甚至因为担心孩子的安全而让孩子辍学。
即便有机会就读,学生的体验也不太好。邓索卡回忆说,30多年前,他就是在这里上的小学,只不过那时还是木质房屋,用树枝围起来的篱笆做了个简易围墙。1997年,小学重新翻修,有了现在的砖瓦房,但也年久失修,桌椅板凳老化严重,黑板、教具、卫生间等设施都较为简陋。
体育课的活动场地更为局促。邓索卡说,体育课分为理论和实践两部分,通常让学生们到教室外的空地上做体操。但由于学生多、空地少,院子里还停满了摩托车、自行车,只能腾出一小块地方。遇上雨天,低洼的地方被淹,“很多学生都带着一身泥回家”。
“现在好了,我们不但有了自己的教学楼,而且一切都是新的——新的课桌、黑板、灯光,学生们还收到捐赠的新书包,现在上课都更有劲儿了。”邓索卡说,感谢中国朋友们解决这里乡村学校教学资源老化,教育环境差的问题,为安龙达塞村及附近村镇的村民提供了更好的教学环境。
该教学设施由中国云南省人民政府出资,云南省商务厅管理,委托云南省建设投资控股集团有限公司实施。教学楼面积约400平方米,包含6间能容纳50名学生的教室及桌椅、白板等配套设施,学校还修建了围墙及内部道路供学生们活动。
新学校启用当天,柬埔寨副首相兼外交大臣布拉索昆专程到现场参加仪式,向学生们发放学习用品,并与师生们交流。布拉索昆告诉学生,要记得是中国朋友帮助他们建设了新课堂,要多做促进柬中交流的事,珍惜这份特殊的友谊。
“中国政府高度重视同柬埔寨的教育合作,除帮助柬埔寨改善基础教育环境外,每年还提供大量奖学金名额。”中国驻柬埔寨使馆公使衔参赞常健也鼓励学生们好好学习,将来去中国留学,做中柬友好的维护者。
新操场上,同学们纷纷领取新书包,互相分享着喜悦。“学校离家近,比以前要节约40分钟,中午能回去吃午饭、小睡一会儿,下午上课不再是‘瞌睡虫’了。”波兰梅与小伙伴手拉手走在新校园中,笑靥如花。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)