绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
又到了四年一度的世界杯
不知道大家是否还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最后时刻力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿,宛若蛟龙”的
“C型”任意球,扳平比分
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
上海政协委员热议“元宇宙” 冀促长三角协作******
中新社上海1月11日电 (范宇斌)“上海应更注重市内各区之间和与长三角重点省市之间的协同合作,通过强化合规监管有力引导市场主体有序竞逐‘元宇宙’新赛道,真正达到强化实体经济韧性的目标。”上海市政协委员、中国国民党革命委员会上海市委员会秘书长翟骏11日接受中新社记者采访时说。
正在此间举行的2023年上海市两会上,“元宇宙”成为热词。《上海市培育“元宇宙”新赛道行动方案(2022-2025年)》于2022年7月发布,为上海抢先布局“元宇宙”新赛道指明了方向。
针对上海实际,翟骏指出,上海应注重区域分工,立足各区禀赋优势,确定差异化主攻方向,加快塑造“元宇宙”产业生态核心竞争力。
例如,闵行可推动“元宇宙+数字电竞”创新应用;浦东可实现“元宇宙+智能制造”示范应用;长宁可构建“元宇宙+智慧生活+数字服务”试点应用;青浦可建设“元宇宙+虚拟会展+数字贸易”试点应用……
“在抢先布局‘元宇宙’新赛道过程中,上海与长三角重点省市协同合作方式有待进一步明晰。”翟骏说,长三角近沪城市都希望上海发挥龙头作用,带动本地相关产业嵌入长三角“元宇宙”大产业版图。
“要推进开放合作,谋划上海与长三角省市产业协作网络。”翟骏建议,上海可与长三角重点省市之间建立政府和企业层面的常态化沟通机制;加快搭建合作平台,推动长三角重点省市间企业资源与创新资源合理有序流动配置,强化城市间的协同合作;强化政策协同,放大长三角一体化政策红利。
“要警惕‘元宇宙’概念过分炒作、无序炒作,导致部分企业‘脱实向虚’。”翟骏指出,当下政策导向应立足于鼓励企业开展“元宇宙”产业相关的核心技术研发攻关与应用场景方案搭建,从而达到“以虚促实”的目的。“需要警惕的是,部分企业可能将自身包装成‘元宇宙’概念企业,通过生产粗制滥造产品和‘伪元宇宙’服务来赚取‘快钱’或者骗取政府短期扶持政策等。”
2023年上海市两会期间,中国国民党革命委员会上海市委员会提交了题为《筑牢“元宇宙”发展的“规则底座”》的大会书面发言,认为“元宇宙”作为数字经济最新场景,是全球产业调整的新机遇,要在识变中应变,解决“元宇宙”发展中的关键问题。
如何构建“元宇宙”的底层秩序?该份建言的执笔人、上海市政协委员、上海交通大学凯原法学院教授程金华表示,“元宇宙”产业发展要尊重市场和技术规律,法律介入需宽严适度;“元宇宙”市场流通要抓住发展重点和堵点,法律保障需审时度势;“元宇宙”权益保护要兼顾市场发展与安全,法律救济需多元平衡。
“‘元宇宙’不只是一个技术问题,它涉及到人类生活生存的心理范式转变,甚至关系到人类未来的命运。”上海市政协委员、民进会员、上海市水务局科技发展处一级调研员崔海灵说,要用好技术,以虚促实,同时要注重从哲学、伦理学、心理学、脑科学、社会学、法学等领域协同推进。
崔海灵建议,高校与“元宇宙”技术头部企业可以协同组建联合实验室,开展跨学科研究,围绕人机交互新技术、数字资产监管、数字空间风险及外溢治理等进行先导性研究,为未来有关法律法规和标准制定提供依据。
上海市政协委员、商汤科技董事长兼CEO徐立表示,“作为一种新兴业态,‘元宇宙’有望成为下一代生产力工具,赋能千行百业。在发展过程中,首先要凝聚认知共识,在相关技术和应用尚未成熟的情况下,竞逐‘元宇宙’新赛道可以边发展边规范,先行先试,不断探索规范技术边界。”
(文图:赵筱尘 巫邓炎)