绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿,宛若蛟龙”的
“C型”任意球,扳平比分
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
“空中老虎”白尾海雕在北京平谷金海湖冬捕******
被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物白尾海雕近日在北京市平谷区金海湖畔捕食。 索丹罗珠 摄
中新网北京1月6日电 (马平川)在北京市平谷区金海湖畔,摄影、观鸟爱好者们近日首次观测到了被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物——白尾海雕,并且捕捉到两大两小一家四口精彩的捕食的画面。
被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物白尾海雕近日在北京市平谷区金海湖畔捕食。 索丹罗珠 摄
“这次发现了四只白尾海雕,两只成年大雕,两只3—4岁的小雕。”野生动物摄影师索丹罗珠告诉记者,白尾海雕捕食会在低空盘旋,发现鱼后缓速下降,接触水面一刹那会迅速将利爪伸入水中抓住猎物。白尾海雕喜欢在近水开阔空旷的草甸、沼泽等环境觅食活动,通常是单只或成对觅食,多只汇聚捕食较为罕见。
被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物白尾海雕近日在北京市平谷区金海湖畔捕食。 索丹罗珠 摄
白尾海雕是大型猛禽,因尾羽呈楔形,为纯白色而命名,已被列入《世界自然保护联盟》(IUCN)濒危物种红色名录,属国家一级保护动物,通常活动在海拔高度为2500-5300米的地方。
被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物白尾海雕近日在北京市平谷区金海湖畔捕食。 索丹罗珠 摄
白尾海雕对迁徙地有着严格的要求。这次白尾海雕现身平谷区金海湖,且能够集群出现,充分说明近些年当地生态环境的持续向好,也反映出近年来平谷区在加强生态保护、污染治理等方面的措施效果显著。
被誉为“空中老虎”的国家一级保护动物白尾海雕近日在北京市平谷区金海湖畔捕食。 索丹罗珠 摄
白尾海雕出现的平谷金海湖是国家四A级景区,位于北京市平谷区城东18公里处金海湖镇上宅村南,水域面积6.5平方公里。气候宜人,自然生态优越,三面环山、多水汇聚,是一个“望得见山、看得见水”的宜居康养之地。景区西依金海湖大坝,三面环水,三面青山环绕,四面飞檐明柱,有四季分明的湖光山色,有湖光塔、金花公主墓、望海亭、锯齿崖等数十处自然景观、人文景观。2021年,金海湖地区成功举办世界休闲大会。
另据了解,在白尾海雕之前,2022年1年中,“水中大熊猫”桃花水母、“鸟中大熊猫”震旦鸦雀等珍稀生物和鸟类相继现身平谷,致使平谷生物多样性不断丰富,生态底色愈发靓丽。
野生动物摄影师索丹罗珠冒严寒在北京金海湖畔自制的隐蔽帐篷里“潜伏”拍摄。 本人供图
野生动物摄影师索丹罗珠介绍,为了解更多不同鸟类,拍摄到精彩画面,他冒着严寒已经在金海湖畔自制的隐蔽帐篷里“潜伏”了40多天,除了白尾海雕,还拍到了国家一级保护动物黑鹳,国家二级保护动物雕鸮、秋沙鸭、猎隼、游隼、白尾鹞,以及红嘴蓝雀、雀鹰等各种小林鸟。现在一个地区逗留、栖息的国家一级、二级野生保护动物种类和数量多少,正在成为很多人评测这个地区生态价值和重要性的显性衡量指标。白尾海雕族群式出现在金海湖,既证明野生动物正在回归城市,也反映出平谷区作为首都生态涵养区的生态价值正在显现并大幅提升。
野生动物摄影师索丹罗珠冒严寒在北京金海湖畔拍摄。 本人供图
好生态就会有好风景,有好风景的地方一定会有新经济。平谷区在第六次党代会上明确提出,在拥抱新消费新生活、打造世界休闲谷的进程中,期待更多保护动物栖息安家平谷,也期望更多的生态环境建设者、更多的游客和更多的爱鸟拍鸟人士走进平谷,体验平谷的生态美。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)