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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

长白林海的电力巡线人:在极寒中“走出”一条安全线******

  (新春走基层)长白林海的电力巡线人:在极寒中“走出”一条安全线

  中新网吉林2月3日电 (石洪宇 孙晓晨)山路被半米深的积雪覆盖。一大早,沈铁吉林供电段泉阳电力工区工长邹伟华便带着徒弟王鹏进了大山。这一天,他们要在雪中跋涉14公里,完成供电设备的巡检任务。

  踩着齐膝深的积雪,邹伟华叮嘱王鹏:“降雪后必须巡检,雪越大越得进山。”在长白山林海深处,穿着黄色马甲的二人组非常显眼。

  42岁的邹伟华在电力线路工岗位上工作了22年。他所在的泉阳电力工区守护的浑白线是长白山脚下唯一一条铁路线,是长白山地区居民乘车进出大山的主要线路,也是泉阳泉、长白山天泉、农夫山泉等多个矿泉水厂物资运输的“大动脉”。

  山路崎岖,却不能轻装上阵。邹伟华的背包里不光有钳形表、脚扣子等检修工具,还有一把铁锹,遇到雪深处他们要一锹一锹掘出道路。看着气喘吁吁的徒弟王鹏,邹伟华拍拍他的背:“雪里走路不能歇,一歇脚就冻得受不了。”

邹伟华(右一)带领同事巡线 吉林供电段供图邹伟华(右一)带领同事巡线 吉林供电段供图

  这对师徒一年要走七百多公里,相当于从北京走到沈阳。他们每个季度都要对线路内的电杆、变压器、配电箱等供电设备进行巡视。

  邹伟华说,林海中的电力线路沿线地形复杂,无法使用机动车巡检,只能徒步完成。相比其他季节,冬天是最艰难的。冰天雪地里,他们要细致检查每一处电杆,生怕错过隐患。

  走到一处电杆,邹伟华发现横担扭曲变形,他拿着望远镜反复确认。“应该是大雪把树枝压弯了,先记录一下,回头申请一个‘天窗时间’进行维修。”邹伟华对王鹏说。

  邹伟华厚厚的本子上记录着哪一处设备易发生故障,哪一段路要怎么走。工区职工们认为,这就是整个班组的检修“小红书”。

  王鹏是个“90后”,已经跟着邹伟华处理过不少故障。即便工作环境艰苦,他也干劲十足。看着损坏的横担,王鹏主动请缨,“‘天窗’下来了我上去换吧。”

  邹伟华再次叮嘱:“冬天电杆上有薄霜不好爬,一定要注意安全。”听到师傅一口答应,王鹏很高兴。

  长白林海冬季昼短夜长,早出晚归、披星戴月已经成了邹伟华的日常。为了不耽误巡检,他把干粮带在身上,由于温度太低,干粮很快被冻凉。在背风的树后,师徒解决了午餐。

  静谧的午后山林中,二人踩着积雪继续前行。今年的春运仍在进行,邹伟华和同事们的工作仍然很繁重。(完)

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