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
中国经济年会与会人士热议——推动经济运行整体好转******
中央经济工作会议要求,做好明年经济工作,要突出做好稳增长、稳就业、稳物价工作,有效防范化解重大风险,推动经济运行整体好转,实现质的有效提升和量的合理增长。12月17日,由中国国际经济交流中心主办的“2022—2023中国经济年会”在北京召开,与会嘉宾就如何深入学习贯彻落实中央经济工作会议精神进行了解读。
中央经济工作会议要求,明年要坚持稳字当头、稳中求进,继续实施积极的财政政策和稳健的货币政策,加大宏观政策调控力度,加强各类政策协调配合,形成共促高质量发展合力。
积极的财政政策要加力提效。财政部副部长许宏才表示,“加力”主要体现在:一是统筹财政收入、财政赤字、专项债券、调入资金等,保持适度支出强度,加强国家重大战略任务财力保障,持续推动财力下沉;二是合理安排赤字率和地方政府专项债券规模,适当扩大专项债券资金投向领域和用作资本金范围,衔接今明两年持续形成实物工作量和投资拉动力,确保政府投资力度不减;三是持续增加中央对地方转移支付,做好困难群众、失业人员动态监测和救助帮扶,兜牢兜实基层“三保”底线,为经济运行营造良好基础环境。“提效”主要体现在:一是完善减税退税降费政策,增强精准性和针对性;二是进一步优化财政支出结构,加大科技攻关、生态环保、基本民生、区域协调等重点领域投入;三是更好发挥财政资金引导与撬动作用,有效带动扩大全社会投资和促进消费;四是完善财政资金直达机制,深化预算绩效管理,提高财政资金使用效益和财政政策效能;五是持续创新和完善财政宏观调控,注重加强与货币、就业、产业、科技、社会政策协调配合,形成高质量发展合力。
稳健的货币政策要精准有力。对此,人民银行副行长刘国强表示,明年的货币政策要坚持“总量要够,结构要准”。明年货币政策的力度不能小于今年,“总量要够”既包括更好满足实体经济的需要,也包括保持金融市场流动性合理充裕,资金价格维持合理弹性、不大起大落。“结构要准”就是要持续加大对普惠小微、科技创新、绿色发展、基础设施等重点领域和薄弱环节的支持力度;要继续落实好一系列结构性货币政策,效果好的可以酌情加力;对一些具有明确阶段性要求的政策要及时评估,可以按时有序退出,也可以根据需要延长,让别的货币政策工具进行接续。
中央经济工作会议指出,明年经济工作千头万绪,要从战略全局出发,从改善社会心理预期、提振发展信心入手,纲举目张做好工作。
全国政协经济委员会副主任宁吉喆表示,着力扩大内需是推动经济运行整体好转的当务之急。总需求不足是当前经济运行面临的突出矛盾,针对这一现实问题,明年加大宏观政策调控力度,同时优化调整疫情防控政策,有利于恢复消费扩大内需,从而促进经济运行在合理区间。
中央经济工作会议对加快现代化产业体系建设作出了具体部署。中国国际经济交流中心副理事长王一鸣表示,明年要继续把培育战略性新兴产业作为重点任务,加快新能源、人工智能、生物技术、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发与产业化应用。此外,还要增强科技创新对现代化产业体系的支撑,提升战略性资源供应保障能力,大力发展数字经济。
中央经济工作会议要求,更大力度吸引和利用外资。“要牢牢抓住改善营商环境这个牛鼻子。”国务院发展研究中心副主任隆国强表示,要主动对标高标准的国际经贸规则,稳步扩大规则规制、管理标准等制度型开放,深化国内相关领域改革。
中央财经委员会办公室分管日常工作的副主任韩文秀表示,我国经济韧性强、潜力大、活力足,长期向好的基本面没有变,资源要素条件可支撑。综合研判,明年世界经济增速可能会明显下滑,而我国经济可能总体回升,从而形成一个独立的向上运行的轨迹。首先,优化疫情防控措施,将给经济恢复发展带来重大积极影响。预计明年上半年特别是二季度,社会生产生活秩序将加快恢复,经济活力将会加速释放。其次,存量政策、增量政策同向发力,将积极促进经济恢复发展。(经济日报记者 熊 丽)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)