盘点不同球类运动,谁是“球中之王”?******
近日,在世界杯比赛中
葡萄牙队3比2险胜加纳队
下半场,C罗通过点球
帮助葡萄牙队取得领先
图源:FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼,深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源:新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗?
哪种球飞得最远?
球速之“王”竟然是它?
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球,球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了,在这些球类运动中,速度最快的是哪种球?是令人热血沸腾的足球,是挥汗如雨的网球,还是快得看不清轨迹的乒乓球?
图源:摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁,2017年1月10日,在印度羽毛球超级联赛上,科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时(约118 m/s)的杀球。这意味着什么?这个记录中羽毛球的最高速度,比“复兴号”动车组列车最高运行时速(400公里/小时)还要快。
图源:Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快?原因其实并不复杂,主要是因为羽毛球比较轻(重量只有5克),并且球拍足够长(不超过680mm)。
图源:Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用,它的速度一般只会逐渐减小(篮球等例外)。想要获得最快的运动速度,球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体,羽毛球非常轻,因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源:Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球,单次击球可以移动200米以上,标准高尔夫球场,一般布置18个球洞,总长度要控制在6002~6400米,球场面积50~75公顷(1公顷=10000平方米),实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此,高尔夫还走出了地球,成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日,执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德(Alan Shepard)挥动球杆在月球上打起了高尔夫球,从而使他成为有史以来第一位,也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源:NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象:越是光滑的高尔夫球,越是飞不远。
我们都认为,球形是最完美的形体,表面越是光滑,则在飞行的过程中,球面与大气的摩擦就越少,同等用力的情况下,理应飞得越远。但是,高尔夫球不是这样。
图源:《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源:科普中国
如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝,它可以起到让空气紧贴球面的作用,这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看,足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题,那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源:百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球,也是最近几届世界杯中,最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时,生产厂家就宣传说:这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成,完美地包住了内胆,这是史上最圆的足球。
然而,这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出,“粗糙度的大小,决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转,从而导致它的飞行轨迹不可预测,守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线,在飞行过程中,气流经过缝线时,会产生更多湍流,由于左右不对称,湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆,飞行飘忽不定,如飞舞蝴蝶。
图源:中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成,缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度,缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球,由于其总缝线长度很短,导致其成为当时最光滑的足球,经过空气动力学试验,人们发现,在80~88公里每小时球速时,普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应,而80公里左右时速恰恰是射门,以及任意球的典型球速。
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资料来源:央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理:董小娴
护航数字文明,ISC组委会携手光明网共探数字安全新风向******
伴随数字化转型进程的深化,各种新理念、新业态、新模式持续给政策制定、生产制造、社会治理等带来深刻影响,逐渐塑造形成了新的文明形态——数字文明。但与此同时,高度的数字化也衍生出了新的威胁,让安全风险不断加剧。
作为亚太地区乃至当今世界规格高、辐射广、影响力深远的全球性安全峰会,互联网安全大会(简称“ISC”)自2013年首届举办以来,见证了自计算机安全时代到网络安全时代高速发展的黄金十年。如今,进入数字安全时代,ISC 2022以“护航数字文明,开创数字安全新时代”为主题,聚焦数字安全建设所面临的诸多问题,致力擘画数字经济高质量发展新蓝图。
在大会即将迎来十周年之际,ISC组委会携手光明网网络安全频道,特邀9位安全领域权威专家,分别从战略、技术、行业、产业、生态、创新、市场、产品、定位等维度,提炼总结出针对数字安全建设的9大关键词,为数字安全的未来发展作出有力注解,进一步助力中国数字化发展之路行稳致远。
体系作战
数实融合的主战场上,整个社会的运转、政府的治理、工厂的运作都架构在软件之上,安全挑战前所未有,但传统的安全防护已经不足以应对持续变化的安全问题。所以,中国计算机学会计算机安全专业委员会荣誉主任,公安部第一、第三研究所原所长严明提出,安全亟待用数字化思维重塑,建设体系化、实战化、常态化的数字安全能力势在必行。
看见威胁
当过去我们讲安全的时候,往往总是把安全技术化、产品化。而在数字时代中,所有的攻击都是未知的,攻防双方的博弈已经从技术的攻防对抗,变成了看见与看不见的对抗。360政企安全集团高级副总裁高瀚昭对此表示,面对数字安全威胁的升级,如何及时“看见”威胁成为业界最大的挑战。
互联互通
面对越来越趋于专业化、规模化的黑客组织攻击,没有任何一家公司、一项颠覆性技术或一款产品可以单凭一己之力、一劳永逸地解决所有问题。因此,针对全行业的数字安全建设,中国农业银行科技与产品管理局信息安全与风险管理处处长何启翱提出,“拆墙”是大势所趋,只有打破各自为战,实现协同联防,才能共同应对时代挑战。
有法可依
近年来,我国陆续出台了《数据安全法》《个人信息保护法》《国家网络空间安全战略》以及《关键信息基础设施安全保护条例》等,为数字安全的发展指明了方向。国家信息中心国信卫士网络空间安全研究院副院长叶红表示,面对关键行业和新技术、新场景频发的安全威胁事件,持续深化安全举措,让数字安全有法可依,已经成为全球各国高度聚焦的共性课题。
扶助中小微
中小微企业作为国家经济的“毛细血管”,直接关系到国家数字化战略的成败。然而,中小微企业数字化却面临着掉队的危险。对此,中国网络安全产业联盟副秘书长许玉娜指出,扶助中小微企业构建数字安全能力的机制,建立起完善的数字产业支撑,才能为数字经济和数字中国建设保驾护航。
创新求变
创新是应对未来数字风险、保障数字经济高质量发展的关键。但在创新方向的选择上,数世咨询创始人李少鹏表达了自己的见解,数字安全的创新方向需要基于业务求变,考虑的源点应聚焦为究竟能够解决什么问题。哪怕只是专注于相对独立的局部战场,也可能挖掘出颠覆未来发展的机遇。
战场“炬目”
数字时代较为显著的特点是大量设备入网、业务和数据上云,终端作为数字化的基础节点,扮演的角色至关重要。360集团副总裁、政企安全集团首席科学家潘剑锋认为,为更好的应对网络攻击问题,终端安全必须具备看见威胁的“炬目”,第一时间“看见”威胁是打造数字安全屏障的首要条件。
千亿蓝海
《十四五数字经济发展规划》指明了数字化发展八大重点领域,其中一个领域就是着力强化数字经济安全体系。这为中国安全市场发展提供了坚实的政策基础,IDC中国副总裁兼首席分析师武连峰据研究预测,数字安全的未来市场也将因此开启千亿蓝海,成为激活数字经济的关键增量。
数字化基座
数字时代,网络安全已不再是以前的信息、网络、系统本身的安全,更是国家安全、社会安全、基础设施安全、城市安全、人身安全等更广泛意义上的安全。因此,赛迪顾问高级业务总监高丹表示,网络安全需要完成向数字安全的演变,等同于数字化的“基石底座”。
数字安全的发展大潮中永远不缺风口与时机,ISC基于十年的积淀,不断为行业的发展点亮“灯塔”,助力更多企业抓住每个可以起飞的风口。 7月30日-8月2日,ISC 2022即将启幕,万人同频共话数字安全,为数字文明保驾护航。更多详情可关注N世界-ISC大陆(isc.n.cn),精彩不容错过!(文案:李政葳 制作:董志豪)
ISC互联网安全大会组委会、光明网网络安全频道联合出品
(文图:赵筱尘 巫邓炎)