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
美议员扬言要在台湾举行听证会,岛内担心将把台湾“推向险境”******
【环球时报特约记者 于名】美国众议院新成立的“中国特别委员会”扬言要在台湾召开听证会,讨论军售问题。此举引发岛内外对2023年台海局势的担忧。
据台湾《联合报》1月27日报道,“中国特别委员会”成员、美国共和党众议员惠特曼称,委员会成员日前开会,交换意见和讨论若干运作目标,而台湾问题无疑是“中国特别委员会”关注的焦点,“盖拉格希望我们在台湾举行听证会。我想我们会这样做,这对全世界以及对台湾都非常有意义”。
盖拉格是“中国特别委员会”主席。他在接受美国媒体CQ Roll Call采访时称,委员会将锁定大陆引起的各领域议题,如禁止社交媒体TikTok、提供印太政策建议、调查美国产业受大陆资金与影响力所破坏的领域等,预计2月成立办公室,3月举行首场听证会。他还称,强化台湾安全将成为委员会的工作重点,目前有180亿美元的军售项目延宕交付,“委员会会把协助台湾自我防卫列为紧急议题”。去年12月,盖拉格与共和党籍众议院议长麦卡锡联合发表专栏文章,声称“将让协助台湾自我防卫成为急迫议题”。
另据美国之音报道,惠特曼在回答提问时还声称,美国政府在台湾问题上采取的“战略模糊”政策已失去意义,“我们不希望升级为战争,但如果有必要,我们会捍卫(台湾),但关键是能够震慑,威慑是首要任务”。
台湾《中国时报》27日注意到,美国众议院外交委员会共和党人发出推文称,新上任的外交委员会主席麦考尔与台北驻美代表萧美琴日前举行“非常好的会谈”,“讨论我们如何能在第118届国会会期中强化我们之间至关重要的伙伴关系”。之后,萧美琴发推文声称,“在国会山忙碌一天,讨论来年在许多领域如何进行对我们伙伴关系重要的合作”。
针对美国众议院“中国特别委员会”扬言到台湾举行听证会,有台湾涉外官员称不曾听说,尚待了解,“如果美方提出,双方会讨论”。《联合报》称,“中国特别委员会”野心勃勃,已引发部分美国国会议员的担忧,众议员孟昭文日前表示,“这恐将加剧仇华心理,对亚裔不利”。《中国时报》27日也说,两岸关系目前的紧绷状态使华盛顿智库出现一股新的氛围,虽意见不一,但有一个共识,就是认为台海若有战事,美国将付出很大代价。有智库学者对于美国国会议员“过度抗中”的言论提出警告,认为这实际上是不利于美国,也不利于台湾。文章以去年8月前美国众议院议长佩洛西窜台引发两岸紧张局势举例称,华盛顿智库“德国马歇尔基金会”亚洲计划主任葛来仪当时就公开质疑,此行时机不恰当。《纽约时报》专栏作家弗里曼也曾撰文批评佩洛西“无比鲁莽、危险且不负责任”。
国民党国际部副主任黄裕钧表示,不管美中之间如何竞争,对美国来说,都希望台湾不要带给美方意外,这点最近许多美方人士都提到,过去马英九当局做得非常好。
台湾《中国时报》28日刊登的一篇评论称,台湾人都深知两岸军力悬殊之大,不是台湾花多少军费,买多少精良先进的美国武器就能赶得上的,因此唯有避战才是“王道”。但蔡英文当局却反其道而行之,不仅邀请多批美国国会议员窜台,制造美国会出兵保卫台湾的假象,还不顾各方劝阻力邀佩洛西窜台,结果引起大陆围台军演,从此失去了缓冲带。没想到如今新“内阁”即将上台,美国众议院新成立的“中国特别委员会”又研议3月可能到台湾召开两岸情势听证会,了解美国如何在军售等方面“协防台湾”。文章认为,美国国会议员来台开听证会,“极具侵犯台湾主权的意味”,对台湾极不尊重。而台当局对于这些挑动台海紧张情势的动作,台面上都不表态,但台面下不管是被动的无奈,甚或主动配合,“一味亲美抗中的蔡政府,都是把台湾推向了险境”。(环球时报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)