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
国际锐评丨美国防疫惨不忍睹,还有何脸到处指手画脚******
“随着迄今最具传染性的新变种(xbb.1.5)蔓延,新冠病例和住院人数在迅速增加”、“xbb.1.5的流行率像火箭一样飙升”、“休斯顿,一个以世界一流医疗系统闻名的城市,已无法多容纳一个患有合胞病毒的婴儿” ……美国“政客”网站、美国有线电视新闻网(CNN)等媒体近期的报道,展现了美国疫情肆虐、民众苦不堪言的现状。
美国卫生与公共服务部数据截图
当前,美国国内流行呼吸道合胞病毒、新冠、流感等多种疫情。美国卫生与公共服务部数据显示,2023年新年第一周,全美医院ICU占用率达78.99%,病床占用率达79.91%。《华盛顿邮报》称“美国医疗系统正陷入艰难困境”。有评论认为,美国恐将重现医疗挤兑“噩梦”。
事实上,三年来,这样的美国“噩梦”从未停止。根据美国疾控中心数据,美国过去三年经历了五波较为严重的疫情。每当感染人数达峰,关于美国医疗系统几近崩溃的报道就铺天盖地。
比如,2020年疫情之初,美国时任总统特朗普就宣布紧急战略储备的医疗物资几乎用尽。2021年2月,美国卫生部发布报告称,受新冠影响,美国医疗服务遭受长期挑战。2022年初,美国媒体Axios称“美国医疗系统面临奥密克戎的巨大压力”。2022年7月,美国新闻网站刊文称,医疗人员短缺令美国医疗系统窒息……
美国新闻网站刊文截图
这确实令人难以置信。美国是全球医疗水平最发达的国家之一,按理说经历三年新冠疫情后,医疗系统应该更加高效成熟,但现实恰恰相反。有分析指出,问题的根源在于美国政府自始至终都没把精力用到解决实际问题上,而是不断将疫情政治化、武器化。
美国防疫惨败,代价是惨痛的。由于美国政府的不作为、乱作为,美国几乎流行过新冠疫情暴发以来所有变种毒株,导致超1亿人确诊、超108万人死亡、25万儿童沦为新冠孤儿,惨烈程度居全球之首。2021年美国人均预期寿命持续下降至76.4岁,为1996年以来最低。
同时,防疫惨败令美国医疗资源持续紧张,大量医护人员离职,民众看病难上加难。根据约翰·霍普金斯大学数据,自2020年7月以来,美国ICU病床占用率除个别月份外,均在70%以上。《华盛顿邮报》报道称,医务资源短缺“像海啸一样”袭击着美国医疗保健系统。29岁的尼诺为了治疗孩子的合胞病毒,不得不跑去其他州找一张床位。她哀叹道:“这真是太疯狂了!”
美国政客对国内排山倒海的疫情视而不见,反倒对中国指手画脚,不知他们哪儿来的勇气与自信?
过去三年,中国在疫期严峻时期实现严格的防控政策,经受住了全球五波疫情的冲击,极大减少了重症和死亡,也为疫苗药物的研发应用、医疗等资源的准备赢得了宝贵时间。像其他国家一样,中国防疫政策优化调整也会经历适应期。特别是中国人口基数大、老龄化严重,短期内不可避免会面临感染人数增加、就医需求上升等问题。但中国政府没有浪费一分一秒,积极主动解决问题。
从在体育馆、方舱开设临时发热诊疗点,到开通互联网医疗方便民众就医;从组织药企扩大产能,到保障新冠感染患者治疗费用,中国政府尽最大努力保护人民生命健康。英国纪录片制作人柯文思过去三年在中国,他说:“我一直是中国努力保护人民生命健康的受益者。”
1月6日,中国发布第十版新型冠状病毒感染诊疗方案,进一步优化“临床分型”、完善治疗方法并调整了出院标准。1月8日起,中国将把新型冠状病毒感染从“乙类甲管”调整为“乙类乙管”,不再对入境人员和货物等采取检疫传染病管理措施。这是中国因时因势优化防疫政策的最新努力,对中国人民负责,也有利于提振世界经济。
相比之下,那些对自家民众苦难无动于衷的美国政客,做了些什么呢?他们“内病外治”最拿手、“甩锅”推责数一流、“设障筑墙”最起劲,不折不扣是美国人民与世界人民之祸。
(国际锐评评论员)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)