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
谢里:深度推进能源革命,确保国家能源安全******
本期光明网理论学术动态导读关注能源安全、科技自立自强、斗争精神、青年培养等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【谢里:深度推进能源革命,确保国家能源安全】
湖南大学经济与贸易学院教授、湖南大学“碳达峰、碳中和”研究中心主任谢里认为,当今世界正经历百年未有之大变局,能源局势将更加错综复杂,我国应坚定以习近平总书记关于能源工作的重要论述为指导思想,深度推进能源革命,确保国家能源安全,促进能源高质量发展。一是全方位保障能源供给安全,对化石能源和非化石能源这两类能源要素扬长避短、优势互补、调剂余缺,稳固拓展与已开展能源贸易国家的互联互通。二是宽领域增强能源消费安全,改变粗放的能源消费方式促使能源集约化利用;对人民群众进行正确管理能源的宣传教育,引导消费者形成能源的正确使用方法和安全管理习惯。三是多维度开展能源技术创新,发挥人工智能、大数据、物联网、区块链等新一代信息技术对能源技术创新的赋能作用,促进能源技术研发与应用向信息化、数字化、智能化转型。四是系统化构建能源治理体系,不断激发能源企业的活力,提高能源利用效率;更好地激励能源市场主体自觉履行国家战略,承担社会责任。五是深层次加强国际能源合作,通过参与建设共同受益的国际能源合作组织,积极构建有利于世界各国能源公平合作的规则,积极融入全球能源产业价值链的垂直和水平分工体系。
摘编自《光明日报》
【彭绪庶:探索有效路径,实现高水平科技自立自强】
中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心研究员彭绪庶指出,总体来看,我国实现高水平科技自立自强的条件基本具备。立足新发展阶段,需要制定更精准、更有效的政策措施,完善体制机制,探索有效路径,加快实现高水平科技自立自强。其一,完善战略性、全局性和系统性创新布局,既要立足当前,着力攻关和破解制约发展的“卡脖子”技术等紧迫问题,也要着眼长远,找准发挥新型举国体制优势实现更多重大突破的路径。其二,为科技攻关提供组织保障和人才保障,强化国家战略科技力量,完善空间布局,加强投入和领军人才队伍建设,提高重大科技任务的攻坚能力。其三,在科技体制改革“深水区”加力攻坚,在制度安排、政策保障、环境营造等方面下真功夫,完善科技成果和科技人才评价制度,强化企业创新主体地位。其四,加强创新链产业链融合发展,既要重视科技成果转化,打通从科学研究到开发研究再到应用的链条,同时也要强化需求导向和市场导向,促进产业链上下游、大中小企业等的深度融合。其五,加强国际科技合作,深化供给侧结构性改革,发挥超大规模市场优势,全方位、多角度探索国际科技合作新路径新模式。
摘编自《经济日报》
【覃辉银:永葆斗争精神,全面推进新时代党的建设新的伟大工程】
华南理工大学马克思主义学院教授、博士生导师覃辉银指出,当前,“四大考验”仍然具有长期性和复杂性,“四种危险”仍然具有尖锐性和严峻性,我们必须时刻保持解决大党独有难题的清醒和坚定,同党内存在的各种问题作斗争,永远保持马克思主义政党的先进性和纯洁性。一是同政治不纯作斗争,维护党的团结统一,与在政治立场和政治方向上模糊动摇,罔顾政治纪律和政治规矩以及阳奉阴违、欺上瞒下、做“两面人”、拉帮结派等违法违纪行为作斗争。二是同错误观念作斗争,提高政治引领力,深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,旗帜鲜明地与各种诋毁马克思主义、质疑和否定改革开放、歪曲和模糊中国特色社会主义的本质和特点、歪曲和否定党的领导地位的错误思想言论作斗争。三是同功能弱化作斗争,提高组织战斗力,严明党的纪律,与党性修养缺失、纪律松弛、违反党规党纪的行为作斗争。四是同歪风邪气作斗争,提高自我净化能力,加强作风建设,着力正风肃纪,与脱离群众、损害人民利益的特权思想和行为作斗争。五是同腐败行为作斗争,提高约束力,坚决打赢反腐败斗争攻坚战持久战,健全反腐败斗争的责任体系,有效惩治新型腐败和隐性腐败问题。
摘编自《中国教育报》
【匡琳、刘晓泉:新时代好青年助力实现中华民族伟大复兴】
江西财经大学马克思主义学院匡琳、刘晓泉表示,习近平总书记在党的二十大报告中指出,“广大青年要坚定不移听党话、跟党走,怀抱梦想又脚踏实地,敢想敢为又善作善成,立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,让青春在全面建设社会主义现代化国家的火热实践中绽放绚丽之花”。我们要积极发挥共青团的政治学校作用,引领广大青年坚定不移听党话、跟党走,立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,凝聚起实现中华民族伟大复兴的青春力量。一方面,用党的科学理论武装青年,引导青年深入学习领会习近平新时代中国特色社会主义思想的精神实质、核心内容、世界观和方法论,用党的创新理论武装头脑、指导实践、推动工作。另一方面,用党的初心使命感召青年,从思想上引领广大青年坚定实现民族复兴之志,从行动上组织广大青年积极投身于党和人民最需要的地方。同时,用党的光辉旗帜指引青年,始终坚持党的领导这一立身之本,组织引导广大青年坚持青年运动和工作的正确方向;勇于自我革命,紧跟党的自我革命的伟大实践,坚持真理、敢于自省,不断保持和增强共青团组织的政治性、先进性、群众性。此外,用党的优良作风塑造青年,引领广大青年做信念坚定、敢于斗争、艰苦奋斗、无私奉献、崇德向善的模范,激励广大青年不负时代、不负韶华、不负党和人民的殷切期望,为全面推进中华民族伟大复兴贡献青春力量。
摘编自《中国社会科学报》
(光明网记者 赵宇整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)