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
【新时代新征程新伟业】四川:职业教育让“职业农民”涌现 培养更多“田园明星”******
中新网眉山12月21日电 (王利文 岳依桐)冬日,四川省眉山市东坡区金光村一片“稻虾共生”基地内,34岁的养殖户万刚正与几名工人蓄水平田,为来年好收成做准备。他毕业于一所高校现代农业技术专业,2016年回乡探索“稻虾共生”模式。目前,他承包的土地平均每亩年产小龙虾300斤、水稻1200斤。
新型“职业农民”万刚回乡探索“稻虾共生”模式。 受访者万刚供图在“天府之国”四川,像万刚这样带着技术和情怀俯身于田间地头的新型职业农民正逐年增多,他们将专业技能巧妙融合于脚下的土地,用创新赋能产业发展。新型职业农民的兴起,只是四川发力打造新时代更高水平“天府粮仓”工作成效的缩影,经人才和科技的“加码”,巴蜀大地沃野千里,生机勃勃。
“这些人才大多来自乡镇,对土地有着天然的亲近感。他们懂农、知农、爱农,到三农一线能沉得下去、留得下来,所学知识和技能也非常实用。”眉山职业技术学院党委书记代贤军表示,作为四川省首批新型职业农民试点3所高校之一,学院近年来开展了田园明星、农业经理人、新型职业农民、基层农技人员等相关培训,参与者2万余人次。
随着农业发展潜力不断凸显,选择农业专业的学生也越来越多。为让学生更“接地气”,眉山职业技术学院将教学内容与生产实践结合,学习任务与田间生产任务直接挂钩,课堂和田间教学时间达到1比1。该校农业教研室主任魏文武举例道,“认识病虫害的课程中,我们要求学生到田间地头找虫捉虫,通过实操识别分析病虫害。”
眉山职业技术学院师生在开展教学实践。 陈航 摄在食用菌栽培学课程上亲自培育出羊肚菌后,眉山职业技术学院农业技术系学生王杰平迸发了灵感:能否将该技术运用到自家葡萄地里?“可以利用每年10月葡萄园清园后土地的空置期来种植羊肚菌,帮助家里增产增收。”在农村长大的他对土地有感情,每天与泥土打交道也让他感到“踏实”,“未来我想从事农业相关工作,一分耕耘一分收获。”
眉山市东坡区太和镇永丰村,3100亩的高标准农田在四川省率先实现水稻“耕、种、播、收”全程机械化生产。作为四川标准化程度最高的高标准农田示范样板之一,其背后离不开专业人才和创新技术的“加码”,眉山职业技术学院参与研发的多项技术也在这片农田得以运用。
据介绍,该校研究集成推广的机直播稻“齐芽全苗”技术、化肥减量技术、农药减量技术等30余项技术在眉山多个乡镇“开花结果”,累计节省成本7538.63万元(人民币,下同)、累计增收节支20531.46万元。
在代贤军看来,职业教育不仅是科技和人才重要的供给者、服务者、支撑者,其在科技的转化、应用、推广等环节发挥着独特的纽带作用,架起了基础科研到现实生产之间的桥梁。
眉山职业技术学院师生在开展教学实践。 陈航 摄四川这个西部大省正以种业振兴为重点强化农业科技创新、以园区为载体推进现代农业体系建设,利用科技和人才这两把关键“钥匙”,助推农业发展开创新局面。
“农民早已不等于面朝黄土背朝天,而是一份不用背井离乡也能实现价值、创造价值的体面职业。”站在400亩的水田中,万刚对未来充满憧憬和信心,他手指前方,“以往3名工人3小时才能完成的投食工作,无人机半小时就能解决。我准备用5年时间将目前400余亩的生产面积扩大到2000亩,为家乡建设贡献更多力量。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |