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
短评:冷门 、逆转 ,正 是世界杯的魅力所在******当地时间11月22日,卡塔尔世界杯小组赛C组首轮第一场 ,阿根廷对阵沙特阿拉伯的比赛正式打响,这也是梅西第5次世界杯的首秀 。图为梅西带球突破 。
中新网11月22日电 世界杯小组赛C组第1轮 ,沙特2-1逆转战胜阿根廷爆出大冷门 。阿根廷人早早落入了勒纳尔 的陷阱 ,沙特出人意料 的高位防线,让上半场 的蓝白锋线无奈加冕“越王”。
与昨天的伊朗不同,梅西 的点球没有击垮沙特人的意志,上半场剩余时间他们的表现 ,仿佛让人忘记了 是阿根廷在领先,同时也让对手忘记了自己在踢世界杯。谢赫里和萨勒姆两记闪烁着名为“亚洲之光” 的进球让如梦初醒 的阿根廷人开始狂攻。
很可惜,在14年 的恩雅玛和18年 的哈尔多松之后 ,他们今天面对着新一尊“叹息之墙”——穆罕默德·奥韦斯 。这支沙特表现出超水准的防守默契程度以及对反击 的坚决投入也令人印象深刻 。西亚劲旅在本届世界杯上也许能带来更多惊喜 !
梅西的世界杯梦想还远没结束,但这个夜晚属于沙特阿拉伯,属于亚洲足球。可能人们还在感叹阿根廷 的时运不济 ,不过冷门,逆转,“大卫战胜哥利亚”的情节还有“小人物一战成名” 的戏码 ,这些不也正 是世界杯 的魅力所在吗 ?
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编 :天天中] 阅读剩余全文() |