点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?

来源:蝌蚪五线谱2022-11-24 17:22

  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

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见国际奥林匹克委员会主席巴赫

  • “祝福祖国”巨型花篮主体亮相天安门广场

独家策划

推荐阅读
9月20日,2023世界制造业大会在安徽省合肥市启幕。大会以“智造世界·创造美好”为主题,包括人工智能、机器人、元宇宙等在内的众多前沿产品让参展者感受“智”造魅力。
2023-09-22 10:43
首创“1+6”一体化数字办赛服务平台、首条5G-Advanced万兆网络走进现实、境外“电子钱包”首次在境内“无缝对接”……即将开幕的杭州第19届亚运会,是史上首届提出智能办赛理念的亚运会,“智能亚运”成为中国尖端数字技术发展的展示窗口。
2023-09-22 10:42
为让更多好项目走出“深巷”,参展高校与各行业企业融合联动,打通基础研究、应用开发、成果转化和产业化链条,为专利成果转化按下加速键。
2023-09-22 10:42
今年峰会主题为“建设包容、普惠、有韧性的数字世界——携手构建网络空间命运共同体”,将围绕全球发展倡议、数字化绿色化协同转型、人工智能、算力网络、网络安全、数据治理、数字减贫、未成年人网络保护等议题举办20场分论坛。
2023-09-22 03:40
“天宫课堂”是一扇连接地球与太空的奇妙之门。这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。记者专程来到位于北京航空航天大学的地面课堂,在这里与同学们一起跟随航天员穿越波澜壮阔的星空,展开一场关于宇宙的美妙旅程。
2023-09-22 03:50
中共中央政治局常委、国务院总理李强9月21日在北京市调研专精特新企业发展情况。他强调,要深入贯彻落实习近平总书记重要指示精神,进一步坚定信心、保持定力,支持广大专精特新企业聚力科技创新、深耕细分领域,为推进科技自立自强、稳定产业链供应链发挥更大作用。
2023-09-22 03:30
党的十八大以来,我国将推进新型工业化作为全面建成社会主义现代化强国的关键支撑。做强做优做大实体经济,加快构建以先进制造业为骨干的现代化产业体系。
2023-09-22 03:30
报告围绕7个可持续发展目标,提供了全球与中国尺度的数据产品32套,弥补了指标监测的数据空缺,提升了指标监测与评估的空间精细度,揭示中国和全球环境变化新动态。
2023-09-22 03:30
人力资源和社会保障部职业能力建设司副司长王晓君认为,本届大赛为广大技能人才提供了展示精湛技能的舞台,搭建了相互切磋技艺的平台。
2023-09-21 10:37
本届工博会高校展区共815项参展项目,集中展示了高校创新科技成果,体现了高校在服务国家战略及加快实现高水平科技自立自强的担当作为。
2023-09-22 03:50
中国企业联合会、中国企业家协会20日在安徽合肥发布了2023中国企业500强榜单。其中申报发明专利74.34万件,比上年“500强”增长了10.48%,发明专利数量连续5年持续增长,占专利数比重为39.43%。
2023-09-21 10:36
研究人员发现了一种模式,在该模式下,钻石会像火山岩浆一样从地球深处喷涌而出。这种美丽而奇异的现象吸引了诸多学者的目光。研究人员调查发现,这些钻石形成于地壳深处约145公里处,以每小时18—132公里的速度喷发到地表。
2023-09-21 10:34
瑞士素有冰雪王国之称,畅享冰雪运动成为全球游客选择前往当地度假的重要原因之一。 适宜的自然环境促使冰雪运动成为瑞士的国民运动,几乎每个瑞士人都会滑雪。
2023-09-21 10:30
2017年正式通车的蒙内铁路穿越内罗毕国家公园、察沃国家公园等野生动植物保护区。 因此,未来应以落深落实《关于推进共建“一带一路”绿色发展的意见》为抓手,高质量持续推进绿色“一带一路”建设。
2023-09-21 10:30
金秋时节,之江大地热情涌动。浓郁的亚运氛围中,“大道之行——‘八八战略’实施20周年大型主题展览”9月8日起隆重举办。
2023-09-21 10:29
日前,《自然》杂志刊发了一篇揭示电荷储存聚集反应新机制的论文,这项研究或将以全新角度推动锂硫电池发展
2023-09-21 10:27
SKA中频天线的伺服控制系统需要满足高电磁屏蔽指标,才能实现高灵敏度观测。 SKA中频天线的背架是空间网架结构,采用螺栓球与拉杆螺连的方式安装。
2023-09-21 10:26
光明网《创新改变中国》栏目走进位于山东青岛的海信创新研发中心,探索我国激光显示领域的“软实力”和“硬科技”,感受显示领域的“未来之光”。
2023-09-20 15:00
冷湖镇,位于青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市。秋夜,茫茫戈壁,人迹罕至。仰望,星空璀璨,银河迢迢,仿佛沿着这条颠簸不平的土路,就能走进银河、踏入群星。
2023-09-20 04:45
加载更多