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
越南琴匠“知音故里”遇知音******
中新社武汉2月1日电 题:越南琴匠“知音故里”遇知音
作者 武一力
踏入武汉东湖大李村,丝丝缕缕琴声不绝于耳,时而清脆,时而雄浑。在一座名为“南天坊”的古朴院落内,主人阮延俊抚琴而歌,三五宾客围炉而坐,听琴品茗。
“古琴,是我在武汉遇到的‘知音’。”阮延俊近日接受中新社记者采访时说。
阮延俊来自越南广治省,是一名古琴演奏家、斫琴师。18年前,热爱中国文化的他来到华中师范大学研习中国古代文学,成为文学博士。毕业后,阮延俊留在武汉,传授古琴演奏和斫琴技艺。
中国传统乐器古琴,至今已有3000多年历史。而武汉是“知音故里”,伯牙抚琴遇知音子期的故事就发生在这里。
学好中国乐器绝非易事。起初,阮延俊一有空就泡在图书馆查阅古琴文献,从北宋《碧落子斫琴法》,到中国现存最早的琴曲专集《神奇秘谱》,一本本“啃”,一曲曲练。“许多古籍都是竖排繁体,晦涩难懂,我要花大功夫查资料、请教师长,以便了解其中的历史文化。”阮延俊说。
比读古籍更难的,是认琴谱。阮延俊家中有一面刻满字的墙,看似汉字,却非汉字。他介绍,这是古琴减字谱,用汉字中某一字或偏旁减笔来表示弹奏的弦数、徽位、左右手指法,如勾、挑、抹等,是五线谱无法取代的。作为演奏者,必须将减字谱熟记于心。
“善琴者善斫。”斫琴,即制琴,学会了演奏,阮延俊开始自学斫琴。古琴制作皆沿古法,要经过涂生漆、刮灰胎、上弦调音等百余道工序,制作一床琴平均耗时三年。
“槽腹是斫琴关键的一步,决定古琴的音质。”阮延俊一手按着古琴面板,一手拿着铲刀,顺着木纹反复将槽腹打磨至适宜的厚度。他时不时用食指叩击面板,侧耳倾听低音是否纯粹浑厚,高音是否清亮通透。
以琴为伴,亦以琴会友。阮延俊还记得多年前亲手制作的第一床古琴,那时还在上学的他囊中羞涩,只能在网上买便宜的材料制琴。当老板得知这位外国小伙痴迷中国乐器,豪爽地将材料免费寄给他。如今,两人已成了无话不谈的“琴友”。
扎根中国18年,阮延俊踏遍中国名山大川,朋友遍及南北各地。他和自己的博士生导师戴建业不仅成了知音,更是情同父子,每天打电话分享生活见闻、交流学习心得。今年春节,阮延俊照例邀请师长、好友来家里小聚,弹弹琴、聊聊天。
阮延俊还收养了小狗“巍巍”和流浪猫“洋洋”,分别取自俞伯牙钟子期“高山流水”故事中的“巍巍乎若泰山”和“洋洋乎若江河”。“从某种意义上说,它们也是我的知音。”他笑道。
阮延俊心中一直有个愿望:将古琴带回家乡。“音乐无国界,我计划在家乡建设一个以古琴为主的中国传统文化传播基地。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)