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
传统文化需要符合时代潮流的创新表达******
“天妤”,一个沉睡千年的飞天少女,被神秘空间元境唤醒后,回想起千年前之事。当年,洞窟受损,壁画脱落。如今,苏醒过来的她,决定来到人间收集碎片,复原壁画,重佑人间……“天妤”不是玄幻小说中的人物,而是一个虚拟数字人。过去一年,“天妤”以收集壁画碎片为线索,将中国传统文化元素进行数字化演绎,持续向世界讲述中国传统文化的故事,在海内外收获了大量拥趸。(见1月4日《光明日报》)
所谓数字人,是指通过计算机图形渲染、动作捕捉、深度学习、语音合成等技术打造的虚拟或仿真人物。从初代平面二次元形象,到以虚拟主播为代表的数字人2.0时代,数字人不断更新迭代。2022年,数字人大量涌现,除了“天妤”,还有中国文物交流中心的“文夭夭”、新华网的“筱竹”、浙江卫视的“谷小雨”、敦煌研究院的“伽瑶”、国家博物馆的“艾雯雯”、中华书局的“苏东坡数字人”等,他们或化身为文博场所的导游,或成为文化短剧的主角,或担任对外传播的文化大使,以又潮又酷的方式讲述着中国传统文化。
文化是一个民族最深沉的血脉基因和历史智慧。传承弘扬传统文化,是提高国家文化软实力、塑造民众文化自信的重要环节。在迅猛发展的数字化时代,传承弘扬传统文化要尽力避免陷入“注意力危机”,要打好“注意力争夺战”,把传统文化中的精髓提炼出来,再以受众喜闻乐见的方式把它推广出去、传承下去。
如今,科技赋能于人们工作、学习、生活等方方面面,与现代社会深度融合,它也完全可以成为推动传统文化传承与创新的一种力量,使传统文化“活”过来、“动”起来,走进越来越多人的烟火生活。
用数字人传播传统文化,更贴近年轻人的诉求与审美。年轻人是国家未来的接班人和建设者,也应该成为传统文化的学习者、践行者、传承者,年轻人与传统文化可以也应该“破圈”相拥。数字人既有好看的“皮囊”,又有丰满的“灵魂”,对年轻人的吸引力和影响力不可小觑。据报道,受“天妤”影响,很多青少年给自己化起了“国风妆”,甚至引发海外美妆达人竞相模仿。
2021年10月,由北京理工大学等科研院所共同发起的“虚拟数字人”项目——“数字梅兰芳”亮相,其通过高逼真度实时数字人技术,复原了京剧大师梅兰芳先生的形态、声音及面部表情,以另一种形式传承京剧文化。彼时,“梅兰芳孪生数字人”现身梅兰芳大剧院,与台下观众互动:“距离我上一次登台已经过去了60多年,没想到我们又重逢了,要感谢科技的进步,期待我们今后的见面会有更多的形式。”“数字梅兰芳”吸引年轻人与京剧国粹亲密接触,让人们看到了传统戏曲振兴的更多希望。
近年来,随着文化自信理念深入人心,“国潮”“国风”正在变成年轻人的时尚和情怀。在这个大背景下,传统文化故事符合现代审美的新讲法、年轻化讲法应该更多。传统文化多一些生动鲜活,传承和表达多一些创造性,我们的传统文化自然会星河长明,璀璨夺目。
何勇海
(文图:赵筱尘 巫邓炎)