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
那个喜欢看书、听音乐的少年成了围棋世界冠军******
新华社北京2月1日电(记者王镜宇、王浩宇、郑直)1日下午,22岁的丁浩九段从中国围棋协会主席林建超手中接过鲜花和代表冠军奖金的纸板时,表情平静。在刚刚结束的第27届LG杯世界围棋棋王赛三番棋决赛中,丁浩2:0战胜杨鼎新九段,拿到个人第一个世界冠军头衔,也成为中国首位“00后”围棋世界冠军。
“我觉得应该开心,但是又开心不起来。”他说,“如果我刚定段的时候知道自己现在(会)拿世界冠军肯定非常高兴。”
2000年出生的丁浩小时候在父亲的影响下开始学棋,7岁时去了培训班。刚开始只想下着玩,但后来他被自己的进步速度推着往前走。因为学棋,他从大同到了太原,又从太原到了北京,加入葛玉宏围棋道场,成为“冲段少年”。
“老师觉得我有点前途,可以去北京试一下。其实我家里条件不太好,像道场的那些学费对我们来说是很高的。我们就想着先拼那么几年,然后实在不行就回去上学了。”丁浩回忆说。
因为经济方面的原因,丁浩曾经几度考虑放弃职业之路。直到定段成功、打上乙级联赛、有了稳定收入,他的围棋生涯才稳定下来。
2013年的定段赛至今让丁浩记忆犹新,如果那次他失败了很可能就没有今天夺冠的这一幕了。
“我印象特别深,因为最后一盘赢了就定段,结果我开始就打了一个很大的‘勺子’,一上来死了一块。然后我对手可能压力太大,因为他赢了他就定段。最后我就一直拼,到最后赢了,各种‘捡勺’……那次运气特别好,所以感觉也是天意。如果那次输了的话,我现在应该在上大学。”
在围棋之外,丁浩喜欢看书、听音乐,小时候成绩也不错。刚学棋的时候,他还学过吹笛子,后来因为两者冲突选了围棋。他对写作也很有兴趣,经常在微博上留下自己的思考。
一路走来,从小棋童到世界冠军,丁浩认为自己在棋上的天赋比较高,然后就是坚持做一件事情。算上下棋,他每天大约在围棋上花七八个小时时间,他对自己的训练效率和专注度比较满意。
“据我了解,很多棋手总会在某一个阶段分心做一下别的事,我还是比较专心。”
在学棋的道路上,丁浩得到过很多人的帮助,比如山西的韩晔、李魁和北京的葛玉宏等对他的影响都很大,他还感谢了每一位给他“复过盘”的老师。
2021年,丁浩在国手赛和大棋士赛等国内棋战中成功登顶。本次LG杯赛,丁浩连续淘汰金志锡、金明训和姜东润3名韩国棋手之后挺进决赛。在决赛中战胜队友杨鼎新夺冠之后,丁浩坦言自己还有需要提高的地方,比如在读秒时的精确性。在1日的比赛中,全盘大部分时间领先的丁浩在后半盘一度找了一个“损劫”,给了杨鼎新翻盘的机会。
因为疫情的原因,这次的LG杯决赛是很长时间以来第一次面对面进行的世界大赛冠军对决。丁浩说,他非常喜欢“面棋”的仪式感,喜欢局后跟对手复盘讨论,喜欢参加比赛时去不同的地方。如果没有这些,只是通过网络比赛,围棋就变成了一份“单纯的工作”。
中国首个“00后”围棋世界冠军横空出世。丁浩说,他对未来的期待是“横向发展”、多拿几个世界冠军。
(来源:新华网)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)