盘点不同球类运动,谁是“球中之王”?******
近日,在世界杯比赛中
葡萄牙队3比2险胜加纳队
下半场,C罗通过点球
帮助葡萄牙队取得领先
图源:FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼,深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源:新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗?
哪种球飞得最远?
球速之“王”竟然是它?
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球,球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了,在这些球类运动中,速度最快的是哪种球?是令人热血沸腾的足球,是挥汗如雨的网球,还是快得看不清轨迹的乒乓球?
图源:摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁,2017年1月10日,在印度羽毛球超级联赛上,科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时(约118 m/s)的杀球。这意味着什么?这个记录中羽毛球的最高速度,比“复兴号”动车组列车最高运行时速(400公里/小时)还要快。
图源:Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快?原因其实并不复杂,主要是因为羽毛球比较轻(重量只有5克),并且球拍足够长(不超过680mm)。
图源:Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用,它的速度一般只会逐渐减小(篮球等例外)。想要获得最快的运动速度,球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体,羽毛球非常轻,因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源:Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球,单次击球可以移动200米以上,标准高尔夫球场,一般布置18个球洞,总长度要控制在6002~6400米,球场面积50~75公顷(1公顷=10000平方米),实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此,高尔夫还走出了地球,成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日,执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德(Alan Shepard)挥动球杆在月球上打起了高尔夫球,从而使他成为有史以来第一位,也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源:NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象:越是光滑的高尔夫球,越是飞不远。
我们都认为,球形是最完美的形体,表面越是光滑,则在飞行的过程中,球面与大气的摩擦就越少,同等用力的情况下,理应飞得越远。但是,高尔夫球不是这样。
图源:《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源:科普中国
如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝,它可以起到让空气紧贴球面的作用,这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看,足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题,那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源:百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球,也是最近几届世界杯中,最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时,生产厂家就宣传说:这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成,完美地包住了内胆,这是史上最圆的足球。
然而,这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出,“粗糙度的大小,决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转,从而导致它的飞行轨迹不可预测,守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线,在飞行过程中,气流经过缝线时,会产生更多湍流,由于左右不对称,湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆,飞行飘忽不定,如飞舞蝴蝶。
图源:中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成,缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度,缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球,由于其总缝线长度很短,导致其成为当时最光滑的足球,经过空气动力学试验,人们发现,在80~88公里每小时球速时,普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应,而80公里左右时速恰恰是射门,以及任意球的典型球速。
END
资料来源:央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理:董小娴
智慧城市建设加速释放数据要素红利******
智慧城市是数字经济的重要载体,其核心目标在于实现兴业、善政、利民。近年来,随着大数据、AI、云计算、物联网等技术日趋成熟,我国的智慧城市建设进入了高速发展阶段,形成了多个智慧城市群。
政府牵头
做好智慧城市“顶层设计”
政策扶持对于智慧城市建设推进的意义重大,国家“十四五”规划提出以数字化助推城乡发展和治理模式创新。今年的政府工作报告明确指出,要建设数字信息基础设施,推进5G规模化应用,促进产业数字化转型,发展智慧城市、数字乡村。
2021年9月,北京城市副中心政务服务中心正式投入运行。该中心推进政务服务与5G、区块链、大数据、物联网、人工智能等技术的融合创新,配备了50多台智能政务终端设备,通过“云窗口”系统建设,以位于六里桥的北京市政务服务中心为审批总后台,打造“数据共享、信息复用、远程交互”三位一体的新模式,实现群众和企业从办事预约申报、咨询导服、受理审批,到结果反馈等服务全流程的“智能无感”新体验。
北京城市副中心政务服务中心相关负责人介绍,数字技术正广泛应用到现有政务服务场景中,办事人通过智能终端或综合窗口可完成1993个市级事项全流程异地办理,形成了“东西呼应、双子联动”的服务新格局,具有首都特色、智能高效、暖心贴心的政务服务新模式正在赋能北京城市副中心,使得营商环境不断优化、经济发展再添“翼”。
浙江省衢州市将“城市数据大脑”作为未来衢州政府数字化转型的主抓手,通过科学利用城市数据资源、算法资源、算力资源,统筹优化城市公共资源,实时补齐城市运行短板,实现“全城渗透、全层嵌入、全产业感知、全域脉动”,持续驱动数据产业创新、数据治理赋能、数据服务优化,为推动市域治理体系和治理能力现代化建设提供有力支撑。
衢州市副市长田俊表示:“通过‘城市大脑’的建设,给基层治理赋能,贯通了省市县‘一网通管’,在市场监管、应急响应、生态环保、群众文化生活建设领域实现了系统性打通。通过数字化消除传统体制障碍,形成合力,职能的下沉使基层治理达到‘最优解’。”
企业参与
智慧城市项目“遍地开花”
数据是数字经济时代重要的生产要素,如何进行安全、高效的数据交易是激活数字经济发展潜力的重要课题。中国信息通信研究院工业互联网与物联网研究所所长金键指出,智慧城市建设的重心在于充分发挥数据要素的作用和价值,将处在不同部门、不同行业、不同系统间的海量异构数据融合与共享。
作为数据和数字经济大省,广东省正在积极探索行之有效的数据交易模式。目前,广东省重点打造新型数据交易所,为市场提供安全可控的流通交易平台。
在政府的积极推动下,广东省各类中小企业、创新型初创企业、服务创新企业积极将自身的数据、服务、资产,以及算力资源等产品投入市场交易。数据交易所采用“一所、多基地、多平台”架构运营,引入央企控股及省区市龙头国企优势资源共同建设,将围绕数据交易服务、数据资产管理及增值、数据应用服务、金融衍生工具、数据企业孵化等业务打造多平台,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,加快释放数据红利。
随着政府关于加快智慧城市建设的政策不断出台,政策红利持续释放。各地的高科技企业纷纷响应政府号召,投身智慧城市建设新赛道。与此同时,传统企业也在积极探索“智慧转型”之路,为市场注入新活力。
浙江省宁波市正推动数字经济赋能传统城市管理改革。北仑区作为宁波市的“老港区”,城市环境卫生治理工作负担较重。北仑区通过引入具有数字化平台开发能力的国内大型环卫企业——中环洁集团股份有限公司,实现了优化体制机制整体布局,完成了传统环卫部门的“数字化”和“智能化”转型。
企业数字化平台数据接入政府数字管理平台,实现了“政企联动”“一网统管”模式,让“数字城市”发展具备更多潜力,让创新的城市管理与智慧城市发展有了更多的“适配性”,这样的运营模式为城市带来了新活力。
探索未来
智慧城市发展前景广阔
根据IDC《全球智慧城市支出指南》,2021年中国智慧城市的IT总体投资达259亿美元,年增长率15%。近年来,各地逐步加大智慧城市建设的投入力度,智慧城市发展前景广阔。
中国国际经济交流中心首席研究员张燕生指出,要探索如何将城市治理和数字经济有效结合起来,提升城市管理整体水平,以及探索数字经济赋能如何提升全要素生产率,让技术进步推动生产力的提升。
中国社科院中国城市发展研究会副理事长贺可嘉认为,下一步,智慧城市建设应该与大数据、云计算、区块链、人工智能等技术进行深度融合。从政府角度看,政府可能将逐渐主导在物理空间推动城市的智慧化工作,在元宇宙空间推动孪生智慧城市的建设工作,完成线上线下双城市的发展实践。线下智慧空间建设将打破环保、能源与机械智能化等传统科学壁垒,全方位改善城市生活环境。线上孪生城市的智慧空间将打破时间与空间束缚,让居民分享到更具层次的互动体验。
在金键看来,智慧城市建设应以促进数据要素流动为核心,从新型基础设施建设、综合服务能力提升、典型应用打造三个方面形成政府和企业共同参与的多元投资和协同联动模式。充分发挥科技巨头的技术创新能力,联合打造综合服务平台,帮助传统企业和中小企业实现数字化转型。
根据中国智慧城市工作委员会数据,2022年,我国智慧城市市场规模将达到25万亿元。随着智慧城市建设水平的不断提高,未来将有越来越多的城市实现“智能化”,从而让更多的人都能感知数字技术带来的变革、享受数字经济发展带来的红利。(经济参考报记者 孙广见 杨柳 郝菁)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)