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
优秀!苏炳添夺冠啦,赛季首秀开门红!******
北京时间3日凌晨,前不久才当选中国田径协会副主席的短跑名将苏炳添在世界田联室内巡回赛瑞典哥德堡站迎来赛季首秀。男子60米比赛中,苏炳添最终以6秒59的成绩夺冠,迎来开门红。
当天的预赛,苏炳添跑出6秒75的成绩,并以小组头名的身份晋级。决赛中,苏炳添起跑迅速占据领先优势,日本选手东田旺洋紧随其后。最终,苏炳添顶住对手的冲击,率先冲过终点。
资料图:日本东京奥运会田径男子100米半决赛,苏炳添9秒83晋级决赛打破亚洲记录,这也是中国人首次登上奥运男子百米决赛赛场。图片来源:ICphoto夺冠后,网友纷纷向苏炳添送上了祝福,甚至有网友表示:“苏炳添是五千多年历史黄种人速度天花板。”
值得一提的是,1989年出生的苏炳添,今年将年满34岁。从籍籍无名的小将到人们耳熟能详的“亚洲飞人”,苏炳添一直致力于在田径赛场诠释中国速度。
东京奥运会男子百米半决赛中,苏炳添以9秒83的成绩打破亚洲纪录,成为首位闯进奥运男子百米决赛的中国人。在彼时男子4×100米接力项目中,他和谢震业、吴智强和汤星强跑出37秒79的成绩,位居第四。
不过东京奥运结束后,国际体育仲裁法庭(CAS)发布公告,认定英国队短跑运动员奇金杜·乌贾在东京奥运会期间违反了反兴奋剂条例,英国队获得的接力银牌被剥夺。加拿大队递补获得银牌,中国队递补获得铜牌。而这也是中国队在奥运会男子4×100米项目上获得的首枚奖牌。
得知这一消息后,三战奥运会的苏炳添难掩激动之情,他直言:“这枚奥运奖牌属于全部中国短跑人。”
从 2009 年全国田径锦标赛的10秒28,到2014 年仁川亚运会的10秒10,再到东京奥运会上那突破性的9秒83……苏炳添从见证者、亲历者,成为了中国田径历史的缔造者。
资料图:图为苏炳添和队友在比赛中。中新社记者 杜洋 摄2023年伊始,苏炳添在运动员之外,又多了一重新的身份:中国田径协会副主席。赛场之外,他不断通过自己的努力为运动员发声。早在2019年,苏炳添就已经是世界田联运动员工作委员会中的一员。
“感谢世界田联、中国田径队的信任与支持!我会倍加珍惜这来之不易的机会,努力做好这份工作,不辜负大家的期望,为广大的运动员发声!”谈及这份荣誉,苏炳添更愿意将其称之为责任。”
虽然身兼数职,但作为一名职业运动员,苏炳添依旧拥有一颗突破自我的心。去年底到今年初的冬训,苏炳添投入到完整的赛季备战中。
资料图:暨南大学体育学院副教授苏炳添在课堂上指导学生进行基础热身。中新社记者 陈骥旻 摄农历新年刚刚结束,苏炳添就早早开启了新的赛季。本次亮相室内巡回赛瑞典哥德堡站,也是苏炳添时隔三年再度踏上欧洲赛场。按照计划,苏炳添还将参加接下来的法国蒙德维尔和列万的两站比赛。
本赛季前三站室内巡回赛评级分别为D类、B类和A类,即比赛竞争力逐渐上涨。从小型室内赛开启新赛季,再向更高强度的比赛过渡,苏炳添一步一个脚印,似乎正在向着更大的目标迈进。
今年下半年的田径世锦赛、明年的巴黎奥运会,不服老的苏炳添可能为国人带来更大的惊喜。(记者 邢蕊)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |