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
外汇管理局:2022年我国外汇市场运行总体经受住了考验******
中新网1月18日电 据国家外汇管理局网站18日消息,国家外汇管理局副局长、新闻发言人王春英就2022年外汇收支形势答记者问。2022年,我国外汇收支形势在复杂严峻的外部环境下保持总体稳定,主要原因是什么?
王春英表示,2022年,受主要经济体“高通胀”“紧货币”等多重因素影响,国际金融市场剧烈震荡,全球股票和债券指数大幅下跌,美元指数创二十年新高,欧元、日元、英镑等主要国际货币相继创下近二三十年来新低。我国外汇市场运行总体经受住了考验,人民币汇率在全球主要货币中表现相对稳健,我国跨境资金流动更趋均衡,这主要得益于两大支撑因素,表现为两个“韧性增强”。
一方面,国内经济尤其是涉外经济发展韧性增强,国际收支稳健运行得到有力保障。首先,经常账户、直接投资等基础性国际收支顺差发挥了稳定跨境资金流动的主导作用。2022年前三季度,我国经常账户顺差3107亿美元,为历年同期最高值,与同期国内生产总值(GDP)之比为2.4%,处于合理均衡区间;同时外商直接投资保持净流入,体现了我国在产业链供应链、全国统一大市场等方面的优势,也显示了稳外贸稳外资等政策举措效果。其次,外债结构总体优化,风险总体可控。近年来外债债务类型结构、币种结构以及期限结构都有所优化,存贷款等传统融资型外债调整幅度相对平稳。
另一方面,外汇市场韧性增强,适应外部环境变化的能力得到较大提升。一是人民币汇率形成机制不断完善,汇率弹性逐步增强,有助于及时释放外部压力,调节国际收支的自动稳定器作用更加明显。二是人民币在跨境使用中的占比不断提升,有助于降低跨境交易的货币错配风险。2022年,人民币收支在我国跨境收支中的占比接近50%,较2016年提升20多个百分点。三是市场主体主动管理汇率风险,更多开展套期保值操作,对汇率波动的适应性明显增强。2022年,企业外汇套保比例为24%,较2016年提升11个百分点。此外,外汇市场“宏观审慎+微观监管”两位一体管理框架不断完善,为跨境资金平稳流动、外汇市场理性交易提供良性健康的市场环境。(中新财经)
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(文图:赵筱尘 巫邓炎)