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
关于这些热点,中央经济工作会议定调!******
中央经济工作会议12月15日至16日在北京举行。会议总结了2022年经济工作,分析了当前经济形势,部署了2023年经济工作。其中,对就业、房地产、平台企业等多个社会关注的热点,会议均明确了未来政策方向。
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当前我国经济恢复的基础尚不牢固,需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力仍然较大,外部环境动荡不安,给我国经济带来的影响加深。但要看到,我国经济韧性强、潜力大、活力足,各项政策效果持续显现,明年经济运行有望总体回升。要坚定做好经济工作的信心。
关于发展
坚持发展是党执政兴国的第一要务,发展必须是高质量发展,完整、准确、全面贯彻新发展理念。
关于财政支出
保持必要的财政支出强度,优化组合赤字、专项债、贴息等工具,在有效支持高质量发展中保障财政可持续和地方政府债务风险可控。
关于就业
落实落细就业优先政策,把促进青年特别是高校毕业生就业工作摆在更加突出的位置。
关于新就业形态
加强新就业形态劳动者权益保障,稳妥推进养老保险全国统筹。
关于生育支持、延迟退休
完善生育支持政策体系,适时实施渐进式延迟法定退休年龄政策,积极应对人口老龄化少子化。
关于疫情防控
要更好统筹疫情防控和经济社会发展,因时因势优化疫情防控措施,认真落实新阶段疫情防控各项举措,保障好群众的就医用药,重点抓好老年人和患基础性疾病群体的防控,着力保健康、防重症。
关于扩大消费
要把恢复和扩大消费摆在优先位置。增强消费能力,改善消费条件,创新消费场景。多渠道增加城乡居民收入,支持住房改善、新能源汽车、养老服务等消费。
关于平台经济
要大力发展数字经济,提升常态化监管水平,支持平台企业在引领发展、创造就业、国际竞争中大显身手。
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针对社会上对我们是否坚持“两个毫不动摇”的不正确议论,必须亮明态度,毫不含糊。要深化国资国企改革,提高国企核心竞争力。坚持分类改革方向,处理好国企经济责任和社会责任关系。完善中国特色国有企业现代公司治理,真正按市场化机制运营。要从制度和法律上把对国企民企平等对待的要求落下来,从政策和舆论上鼓励支持民营经济和民营企业发展壮大。依法保护民营企业产权和企业家权益。各级领导干部要为民营企业解难题、办实事,构建亲清政商关系。
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要推进高水平对外开放,提升贸易投资合作质量和水平。要扩大市场准入,加大现代服务业领域开放力度。要落实好外资企业国民待遇,保障外资企业依法平等参与政府采购、招投标、标准制定,加大知识产权和外商投资合法权益的保护力度。要积极推动加入全面与进步跨太平洋伙伴关系协定和数字经济伙伴关系协定等高标准经贸协议,主动对照相关规则、规制、管理、标准,深化国内相关领域改革。要为外商来华从事贸易投资洽谈提供最大程度的便利,推动外资标志性项目落地建设。
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要确保房地产市场平稳发展,扎实做好保交楼、保民生、保稳定各项工作,满足行业合理融资需求,推动行业重组并购,有效防范化解优质头部房企风险,改善资产负债状况,同时要坚决依法打击违法犯罪行为。要因城施策,支持刚性和改善性住房需求,解决好新市民、青年人等住房问题,探索长租房市场建设。要坚持房子是用来住的、不是用来炒的定位,推动房地产业向新发展模式平稳过渡。(陈键 整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)