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
黄河上游青海循化“菜篮”飘香******
(新春走基层)黄河上游青海循化“菜篮”飘香
中新网西宁2月2日电 题:黄河上游青海循化“菜篮”飘香
作者 李晓娟 李隽
立春将至,在位于黄河上游的青海省海东市循化撒拉族自治县,黄河彩篮蔬菜种植基地的各类瓜果蔬菜的清香扑鼻。
地处黄河、湟水谷地的海东市是青海最大的农业区,粮食生产占全省一半以上,蔬菜供给占全省近一半。
多年来,随着消费水平的不断提高和短途游的火热兴起,来黄河彩篮蔬菜种植基地现场采摘已成为不少民众的过冬仪式感。
每年12月中旬到春节前后,是黄河彩篮冬季温室采摘的旺季,每到周末,种植户魏晋宝的蔬菜大棚里前来采摘的群众便络绎不绝。
“我们老家在甘肃省白银市靖远县,整个村里的人都在全国各地种大棚蔬菜。知道循化这边有温室大棚可以承包我们就过来了。”魏晋宝边整理甜瓜秧苗边告诉记者,循化地处黄河岸边,昼夜温差大,土质较好,所以甜瓜、西瓜的甜度高,在循化的这些年,他的大棚得越来越好了。
甜瓜棚内,翠绿的甜瓜将瓜秧拉低了不少。随意掰开一个甜瓜,咬一口,脆嫩香甜。连皮带瓤都能吃的甜瓜现已成为该基地的采摘“新宠”。
从2017年开始,魏晋宝就在黄河彩篮种植基地里面承包了15个大棚种植蔬菜瓜果。今年,他种植的主要是甜瓜、西瓜和陇椒。甜瓜采摘一斤15元,西瓜一斤8元,每年,魏晋宝的甜瓜都能在温棚里采摘完,西瓜虽是今年第一次种植,但销路根本不用愁。
“当地人喜欢吃水果,冬天来采摘的人也很多,每年12月中旬到来年6月,甜瓜都能一茬接着一茬地采摘。”魏晋宝说。
在黄河彩篮种植基地,像魏晋宝这样远道而来的外地种植户有40多户,还有30户本地种植户,基地长期辐射带动200名村民务工,每人每年增收近2.5万元。
马林芝就是通过务工学到种植技术、积累种植经验后,2019年她和丈夫来到黄河彩篮种植基地承包了10栋温室大棚。每到辣椒种植、采收的旺季,他们就要雇用周边村庄的30名妇女前来务工,帮助他们尽快完成种植或采摘。
“一个人一小时10元钱,不仅他们能挣上钱,我的辣椒也不会耽误好行情。”马林芝说:“以前我们也外出当小工,不稳定,一年最多能挣三四万元,种上大棚后,虽然辛苦一点,但是收入也高一些,离家也近。眼下辣椒已经采收了第二茬,除了采收,她每天的工作还有给辣椒“绕头”。
“要把这个秧子的头绕一圈缠到育苗线上,不然秧子就会掉下来,辣椒就不好结了。”马林芝说。
2022年,为了更好地服务广大种植户,打响“黄河彩篮”农业品牌,黄河彩篮种植基地完成5000米的主干道黑化工程,购置旋耕机、割草机等农机具,完成40栋温棚的旧棚改造工作。
“去年疫情防控期间,蔬菜瓜果都没办法及时运出,我们都特别着急,管委会第一时间联系了相关部门,让我们的蔬菜瓜果卖出去了。”魏晋宝说,现在管委会想方设法牵线搭桥,联系本地“网红”主播过来直播增加知名度,采摘的客流量又多了起来。
如今,拥有600栋日光节能温室、2万平方米智能温室的黄河彩篮已成为名副其实的“菜篮子”,每天从这里运向市场的蔬菜瓜果达2万余斤,每年10个月不间断的蔬菜瓜果产出让黄河岸边的这方水土生机勃勃。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)