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
北京市政协委员建言历史文化名城保护 :注重赓续“京味文化”******
中新网北京1月18日电 (记者 杜燕)作为首批国家历史文化名城,40年间,北京努力探索历史文化名城保护。北京市政协十四届一次会议上,委员们围绕赓续“京味文化”、守护精神家园建言北京历史文化名城保护。
来自教育界别的北京市政协委员、中国戏曲学院院长尹晓东谈到,目前,中轴线申遗进入最后冲刺阶段,2023年2月将正式提交申遗文本。申遗的过程,应该成为向世界讲好中国故事、传播好中国声音的过程。而以昆曲、京剧为代表的非物质文化遗产,没有得到充分的挖掘和很好的彰显。
他建议,在北京中轴线申遗过程中阐发更多的非物质文化遗产元素,讲述由线到面的建筑群和城市生活空间与文化传承发展的故事,讲述文化遗产与中国人精神文化生活之间的关系,讲述非物质文化对城市生活的滋养,以此突出昆曲、京剧两个人类非物质文化遗产诞生和传承发展与中轴线之间的独特关系。
他认为,要通过中轴线申遗,讲好中国人对待民族优秀传统文化进行守正创新的文化追求,讲好对传统文化进行创造性转化、创新性发展的故事,传递好古今辉映、文明互鉴的声音。
来自文艺界别的北京市政协委员、北京京剧院领衔主演杜镇杰认为,传承非遗文化守护精神家园从非遗传承保护的高度出发,更加全面地巩固和发展“京味文化”。京味文化不是片面单一的,它是一个内涵丰富、包罗万象的综合体,是由京剧、相声、鼓曲,胡同、美食、古迹等一个个具象概念组成。
他还建议加大对非遗文化创意和文化科技创新工作的鼓励引导和政策支持。中国有着五千年悠久历史,目前对基于传统文化的核心创意及其与科技融合创新的支持还不够,还没有把文化科技人才、文化市场人才的积极性和创造力充分激发出来。因此,希望有关部门鼓励更多有识之士,尤其要鼓励青年人才从事传统非遗文化的研究与探索,努力使非遗文化融入百姓生活,给人们带来愉悦身心、寓教于乐的感受等方面贡献智慧、增添力量、创造价值。
“我们生活在北京这座城市,人们动不动就讲‘老北京’,‘老北京’不是说它岁数大了、年头长了,而是指有文化积淀。”来自民盟界别的北京市政协委员、中华文学基金会副秘书长王勇强建议,在旧城改造中,应注重赓续京味传统文化。
他关注到,许多腾退下来的文物建筑大都变成了小博物馆,发展比较受限。建议深入挖掘已经整治过的街巷、文物建筑历史,使历史传承与地域民俗文化、人文构思相结合,找出突破点,逐步调整,做好规划,使每一个文物建筑不但具有历史文化内涵,而且更加具备文物特性、个性和活力。
北京房山琉璃河西周燕都遗址出土文物。 北京市文物局供图来自文艺界别的北京市政协委员、北京北京语言大学教授方铭谈到,北京保有全国最大规模的古典建筑群,建议对北京地区迄今为止发现最早的古城遗址——房山琉璃河西周燕都遗址进行适当复原,以体现北京作为华夏文明重要节点的意义。
在他看来,历史文化名城建设绝不仅限于对有形遗迹的保护,还应包括对传统文化的保护和传承。孔子创立的儒家学说以及在此基础上发展起来的儒家思想,对中华文明产生了深刻影响,是中国传统文化的重要组成部分。建议北京在历史文化名城保护中,保护北京孔庙和国子监,加强市民的伦理文化建设,从小教育孩子们学会与人相处的礼节和言谈举止,培养仁义礼智信、温良恭俭让之德。
《北京市“十四五”时期历史文化名城保护发展规划》指出,要统筹做好历史文化名城的保护利用传承,构建涵盖老城、中心城区、市域和京津冀的历史文化名城保护体系,实现市域保护全覆盖,应保尽保不漏项,推动优秀传统文化创造性转化、创新性发展。按照老城不能再拆的要求,以中轴线申遗保护为抓手推进老城整体保护与复兴,建设三山五园地区国家历史文化传承典范地区,统筹推进大运河文化带、长城文化带、西山永定河文化带建设,创新历史文化遗产保护利用,构建历史文化名城保护治理体系,精心保护好北京历史文化这张“金名片”,凸显北京历史文化整体价值。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |