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
【浙江龙泉“青马学习班”系列调研(二)】探索从“飘在天边”到“在我身边”的学习方法******
理论学习最忌“虚浮气”。为了提升学习成效,龙泉“青马学习班”在创新学习方法上下足功夫,让广大学员能够“学下去”“深下去”“不打烊”“见行动”。
三个课堂:立体式创新“怎么学”
学员们都说,“‘青马学习班’的课堂有特色”。对此,剑池街道干部周昌勇学员感触颇深。2022年11月26日,“我为文旅产业发展献一策”主题活动开课。周昌勇和学习班的同学们并没有第一时间前往教室,而是先后实地调研宝剑小镇、城市文化客厅、西街街道三江口等地,与文旅产业发展的一线实践“撞了个满怀”。
目前,学习班三大课堂之一的“身边课堂”, 将学习阵地搬到实践现场,已开展走进田间地头看乡村振兴、走进企业车间看产业发展、走进项目现场看城市建设、走进文旅古迹看业态运营等系列学习活动,以直面问题的鲜活形式提升教学针对性和实效性。
“我为文旅产业发展献一策”主题活动开课
同时,“青马学习班”还破题“线上课堂”。学习班在微信公众号、短视频等平台组建“青马之声”等一系列线上“微课堂”。周昌勇在线下学习之余,就通过这些线上课堂巩固、拓展知识,将学习阵地由“一时一地”拓展为“随时随地”。
除了在实践中感悟、在线上巩固,专家学者、一线权威人士的“点拨”也是学习不可缺少的一环,这就是“青马学习班”精心打造的“特色课堂”。在实地调研之后,学员们将与研究机构的专家学者,市委市政府相关领导、相关领域先进工作者“面对面”。他们结合学员们的参观体验,为学员传经送宝。在这个过程中,龙泉形成了“部门解惑、书记点评”的特色学习模式,相关部门负责人全程参与、市委书记到场点评。
周昌勇说:“以前我只关注自己的‘一亩三分地’, ‘三个课堂’拓宽了视野,提升了格局,我现在不仅对全市的情况有了系统了解,更加深了对党的二十大、浙江省第十五次党代会等重要精神的理解。”
三场交流:学以致用见实效
学习,是为了致用。“青马学习班”从一开始,就树立了“真学习、真思考、真效果”的鲜明导向,通过开展读书分享沙龙、调研成果汇报、项目谋划路演三场交流活动,引导学员互看互学、互比互赛,在思想碰撞、交流分享中明理增信。
学员进行分享
“我的本职工作是在经济与财务方面,学习班让我有了一个将自身特长与龙泉发展结合的机会。”学员毛剑斌在考察中对“三农”工作有了很深体悟,通过与其他同学的分享交流,逐步完善自己的想法,最终形成《将“新意”贯彻“三农”——我对“三农”工作的建议》,对龙泉市如何培育新农民、打造新农村、发展新产业提出了系统的建议。
此外,龙泉还立足自身剑瓷文化特色,开设剑瓷匠人班,紧扣宝剑与青瓷产业发展,对学员进行系统性培训,鼓励学员们积极交流探索将古法与现代工艺融合的发展路径,并形成报告,助力剑瓷产业创新发展。
截至2022年12月中旬,“青马学习班”已形成各个领域的重点调研报告86份,为龙泉各类特色产业发展贡献力量。
很多学员说,参加学习班之前,他们都觉得理论就像“飘在天上的云彩”,可望不可即,通过“三个课堂”“三场交流”的学习,才真正感觉到,理论就在大家的身边,只要大家愿意“蹦一蹦”,理论的果实就一定摘得着。
事实上,“青马学习班”搭建了龙泉青年交流发展、共同进步的平台。在这里,学员带着求知的热情和为民的情怀前进,正在迸发出锐不可当的“青春力量”。
(光明网记者 陈建栋、李澍)
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