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
如果国宝会说话:你有一条来自东坡先生的留言******
叮~
你有一条来自东坡先生的留言
查收了吗?
CCTV纪录、央视频、四川博物院、看度直播、四川观察、四川人民艺术剧院联袂推出的直播活动《你有一条来自东坡先生的留言》圆满结束!许多网友表示:“喜欢讲解风格,轻松有趣!”“千年对望的感觉真的很微妙。”
此次直播活动在CCTV纪录新媒体、央视频、看度直播、川观新闻、四川博物院官方微博等多个平台直播,截至目前,全网播放量已超230万,没赶上直播的小伙伴也可以通过央视频客户端纪录TAB页进行回看。
这是《如果国宝会说话》和四川博物院的一次梦幻联动!
蜀都雅集,跨越千年
博览百件文物
感悟东坡的一生
在本次直播活动中,我们一起云游了四川博物院的年度大展——“高山仰止回望东坡——苏轼主题文物特展”。
此刻,让我们跟随12件文物,走近苏东坡,沉浸式感受他的一生!
苏轼家学丰厚,“一门父子三词客,千古文章四大家”,他的父亲和弟弟都位列“唐宋八大家”。
幼年的苏轼在文化底蕴丰厚的眉山学习,你知道苏轼的第一位老师是谁吗?是他的母亲程夫人,一位充满智慧的独立女性。
苏轼还有一位老师欧阳修,他们是“千里马与伯乐”的忘年之交。
△清代 邹一桂《东坡故事册页》 三苏祠博物馆藏
第三则东坡故事册页,上面题字有“士有自京师来者,以鲁人石守道梦庆历圣德诗示先生,先生问曰:圣人何人也?士曰:童子何以知之。先生曰:此天人也,何为不知。”讲述了苏轼八岁时在学校读书,偶然初知范仲淹、欧阳修等俊杰,并因此与先生、士子之间产生的一段精彩对话。
△苏轼书欧阳修《丰乐亭记》拓本 旅顺博物馆藏
这一件为苏轼书欧阳修《丰乐亭记》拓本,文章出自欧阳修之手,苏轼将其书刻于碑,这是苏轼晚年楷书的力作之一,一文一书,文茂书妙,堪称珠联璧合。苏东坡的楷书,自然而顺势,雍容大气,和其诗词文章一样,平静中又有雄强豪放之气。
苏轼说:“犯其至难而图其至远。”指向最难之处攻坚,追求最远大的目标。这反映了他从政的初心、理想和担当。他也曾意气风发,志在四方。
△北宋 苏轼《归院帖》复制件 原件藏于故宫博物院
《归院帖》是苏轼做翰林学士时所写的一页公文信笺。此帖的内容是关于翰林院当夜值宿学士院地点所作的请示与批复确认。学士院需要草拟高阶官员或皇族成员相关的诏书,所以夜间在内廷值班,便于诏对。此帖非刻意的书法创作,因此,书法率意随性。
苏轼的仕途十分坎坷。“乌台诗案”之后,他被贬至黄州,却在那里度过了一生中最快乐的时光。
来感受张大千笔下的苏轼,那“一蓑烟雨任平生”的画面感突然就扑面而来。
△近代 张大千东坡笠屐图轴 四川博物院藏
张大千对苏轼可谓是情有独钟,他画过多幅以苏轼为中心的人物画。这幅东坡笠屐图轴,采用白描画法,是张大千1947年的作品,图上一位高士头戴斗笠,脚蹬木屐,肩披长袍,右手拄杖,呈怡然前行姿态,此人正是苏东坡。
然而,命运的齿轮又将苏轼转到了“元祐党争”的漩涡中。
△清代 元祐党籍碑拓片 效果图 辽宁省博物馆藏
宋哲宗亲政后恢复了新法,重用新党,打压旧党,这件元祐党人籍碑就是实物佐证。碑中有309人,都是元祐年间的旧党,以苏东坡为首。碑上有奉圣旨,这309人及其子孙永远不得为官,皇家子女也不能与名单上的众臣之后联姻。
苏轼出生在一个繁荣昌盛、群星闪耀的时代。他的朋友遍布四海,有达官显贵、文化巨匠,也有山野农夫,“吾上可陪玉皇大帝,下可以陪卑田院乞儿。”和朋友在一起的日子,总是让他十分开怀。
△北宋 苏轼《啜茶帖》复制件 原件藏于台北故宫博物院
《啜茶帖》也称《致道源帖》,这是苏轼写给好友杜道源的一则便条,就像现在发微信一样,“道源兄,闲着也是闲着,没事方便来我这儿一趟吗?一起喝杯茶、聊会天?有点小事需要当面聊聊。”
三角近代 张大千《西园雅集图》 局部 四川博物院藏
“西园雅集”从何而来?西园为北宋驸马都尉王诜的府第,文人墨客多雅集于此。会后,李公麟作《西园雅集图》,米芾书写了《西园雅集图记》。苏轼曾作词:“不恨此花飞尽,恨西园、落红难缀。”难忘的是聚会时的惬意时光。
苏轼是北宋中期的文坛领袖,在诗、词、散文、书、画等方面都取得了很高的成就。他在《沁园春·孤馆灯青》中写“用舍由时,行藏在我,袖手何妨闲处看”,这种博大的情怀、宽广的胸襟也贯穿了他的一生。
早在南宋时期,就有人编纂苏轼的文集。
△《经进东坡文集事略》 成都杜甫草堂博物馆藏
《经进东坡文集事略》是由南宋郎晔选注的苏轼文集,“经进”就是曾经进呈皇帝御览之意。另外,“经进”一般都由当事人自己进呈,只有在特殊情况下,才可能由他人代呈。郎晔编纂苏轼集以进呈宋孝宗,书前有乾道九年(1173年)孝宗书的《御制文集序》,所以此书才命名为《经进东坡文集事略》。
北宋 苏轼《潇湘竹石图》 中国美术馆藏
苏轼传世至今的画作仅有两三件,《潇湘竹石图》就是其中的一件,这幅画作为绢本。潇湘指的是湖南零陵以西的潇湘二水合流的地方,又表示朦胧的意境,苏东坡主张画家要画的是精神,而不是外在。这幅作品的最后一位收藏家是中国历史学家邓拓先生,他将这幅珍贵的画作无偿捐赠给了中国美术馆。
△北宋 苏轼《洞庭春色赋 中山松醪赋》局部吉林省博物院藏
《洞庭春色赋中山松醪赋》是苏轼传世书法中字数最多的一件,全长超过三米,共684字,是两件作品合并而成。《洞庭春色赋》和《中山松醪赋》都是苏轼晚年所作,还有他自己的题跋。1094年,苏东坡在被贬往岭南途中遇上大雨留在襄邑。卷尾有元、明、清历代名人的题跋,收藏印章多达66个。
△北宋 苏轼《阳羡帖》手卷 旅顺博物馆藏
《阳羡帖》手卷,此帖为苏轼有关阳羡买田的一封书信,现在只剩下信件的后半部,共60余字,帖中钤有元、明、清三代收藏者印章及清内府藏玺。
△北宋 苏轼《黄州寒食诗帖》 原件藏于台北故宫博物院
《黄州寒食诗帖》作于1080年,苏轼被贬到黄州任团练副使公元,在被贬到黄州第三年的寒食节,他即兴创作了这首五言诗。苏轼想到在这三年中没有给父母上过坟,自己也被君王遗忘,现在的家里破烂不堪,空空荡荡,忽然有种穷途末路之感,然后将这种苍凉的情绪宣泄在笔尖。
苏轼早已在九百多年前离开,但“东坡精神”早已深深植根于人们的心中。
有人说:
我迷茫时,他告诉我:
不识庐山真面目,只缘身在此山中。
我创业时,他鼓励我:
天下有大勇者,猝然临之而不惊,无故加之而不怒。
我失败时,他宽慰我:
人生如逆旅,我亦是行人。
我读书时,他告诉我:
博观而约取,厚积而薄发。
当我失去亲人时,他劝慰我:
人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全。
我放不下时,他开导我:
江山风月,本无常主,闲者便是主。
当我决定再出发时,他鼓励我:
竹杖芒鞋轻胜马,谁怕?一蓑烟雨任平生。
他是我们前行路上
永远的心灵导师
如果你还没有看过《如果国宝会说话》跨年特别呈现之《黄州寒食帖》,记得在央视频上搜索观看,与东坡对话。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)