图源:FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼,深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源:新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗?
哪种球飞得最远?
球速之“王”竟然是它?
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球,球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了,在这些球类运动中,速度最快的是哪种球?是令人热血沸腾的足球,是挥汗如雨的网球,还是快得看不清轨迹的乒乓球?
图源:摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁,2017年1月10日,在印度羽毛球超级联赛上,科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时(约118 m/s)的杀球。这意味着什么?这个记录中羽毛球的最高速度,比“复兴号”动车组列车最高运行时速(400公里/小时)还要快。
图源:Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快?原因其实并不复杂,主要是因为羽毛球比较轻(重量只有5克),并且球拍足够长(不超过680mm)。
图源:Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用,它的速度一般只会逐渐减小(篮球等例外)。想要获得最快的运动速度,球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体,羽毛球非常轻,因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源:Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球,单次击球可以移动200米以上,标准高尔夫球场,一般布置18个球洞,总长度要控制在6002~6400米,球场面积50~75公顷(1公顷=10000平方米),实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此,高尔夫还走出了地球,成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日,执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德(Alan Shepard)挥动球杆在月球上打起了高尔夫球,从而使他成为有史以来第一位,也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源:NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象:越是光滑的高尔夫球,越是飞不远。
我们都认为,球形是最完美的形体,表面越是光滑,则在飞行的过程中,球面与大气的摩擦就越少,同等用力的情况下,理应飞得越远。但是,高尔夫球不是这样。
图源:《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源:科普中国
如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝,它可以起到让空气紧贴球面的作用,这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看,足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题,那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源:百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球,也是最近几届世界杯中,最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时,生产厂家就宣传说:这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成,完美地包住了内胆,这是史上最圆的足球。
然而,这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出,“粗糙度的大小,决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转,从而导致它的飞行轨迹不可预测,守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线,在飞行过程中,气流经过缝线时,会产生更多湍流,由于左右不对称,湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆,飞行飘忽不定,如飞舞蝴蝶。
图源:中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成,缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度,缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球,由于其总缝线长度很短,导致其成为当时最光滑的足球,经过空气动力学试验,人们发现,在80~88公里每小时球速时,普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应,而80公里左右时速恰恰是射门,以及任意球的典型球速。
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资料来源:央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理:董小娴
俄乌局势进展:乌克兰内务部长坠机遇难 俄罗斯宣布将扩军至150万人******
中新社北京1月18日电 综合消息:乌克兰内务部18日证实,乌内务部部长当天在乌基辅州直升机坠毁事故中遇难。俄罗斯外长拉夫罗夫18日举行年度记者会,就乌克兰局势等发表最新看法。俄罗斯国防部17日宣布俄将扩军至150万人。
乌内务部长坠机遇难
乌克兰媒体18日报道称,一架直升机当天在基辅附近坠毁,包括乌内务部长莫纳斯特尔斯基在内的18人遇难,乌内务部证实了该消息。报道还援引乌空军消息称,坠毁的直升机隶属于乌国家紧急事务局,事发时正在执行任务。
乌俄两国媒体当天早些时候报道称,乌克兰一架直升机在基辅州坠毁,造成16人遇难,22人受伤。报道援引警方消息称,遇难者中有9人乘机,其中包括乌内务部长和他的第一副手。由于坠机地点靠近当地一家幼儿园,造成幼儿园中包括儿童在内的人员伤亡。
俄国防部宣布俄将扩军至150万人
根据俄国防部17日消息,俄国防部长绍伊古当天表示,将在2023年至2026年期间落实俄武装力量大规模调整、人数增加、军事行政区划调整等计划,其中俄军总兵力将扩充到150万人。
绍伊古表示,俄总统普京决定将武装力量人数增加到150万人。只有通过加强武装力量关键组成部分建设,才能确保国家军事安全,保护相关地区和关键设施目标安全。
俄总统新闻秘书佩斯科夫当天表示,俄将扩军是西方行动所致,国家安全应获得无条件保障。
俄外长举行年度记者会
俄外交部长拉夫罗夫18日举行年度记者会。据俄罗斯卫星通讯社报道,拉夫罗夫在记者会上就乌克兰局势指出,西方正在利用乌克兰作为代理人发动战争。西方在地缘政治新条件下想“掠夺全世界”。
报道称,拉夫罗夫在回答“俄对乌特别军事行动是否会在今年结束”的问题时表示,特别军事行动的目标不是虚构的,它由俄国家安全的根本利益决定。他还称,不应有来自乌克兰的对俄威胁,在乌领土上不应有威胁俄的军事基础设施。
乌居民楼遇袭事件已致45人遇难 乌总统办公室顾问辞职
据《乌克兰真理报》报道,乌总统新闻秘书17日证实,乌总统府批准了乌总统办公室顾问阿列斯托维奇的辞职申请。
当天早些时候,阿列斯托维奇在社交媒体平台发消息宣布辞职。英国《卫报》等外媒报道称,他曾就乌克兰第聂伯罗市居民楼遇袭事件发表评论,称一枚被乌军防空系统击落的俄军导弹坠落在居民楼上发生爆炸。但乌军方随后否认了这一说法。该言论引发乌克兰国内多方指责,认为其将责任归咎于乌方,诋毁乌军方。
据乌克兰国家通讯社17日报道,第聂伯罗市一栋居民楼当地时间14日遭导弹袭击,导致部分楼体坍塌,已造成45人遇难,79人受伤。目前搜救工作和废墟清理工作已完成。
路透社等外媒报道称,乌方指责俄军导弹袭击致悲剧发生。俄方则否认袭击居民楼,并表示,俄军打击对象为乌方军事目标。
欧盟九国民调显示近半民众望尽快结束乌克兰危机
据今日俄罗斯电视台报道,17日公布的一项民调结果显示,奥地利、法国、德国、希腊、意大利、荷兰、波兰、葡萄牙和西班牙九国受访者中,有约48%的人表示,希望乌克兰为和平而妥协,以尽快结束乌克兰危机。
报道称,60%的德国受访者赞成乌方妥协,对欧盟军援持怀疑态度。民众观点与德国政府官方立场出现分歧。60%的希腊受访者和50%的意大利受访者明确表示,对欧盟军援持反对态度。
另据美国有线电视新闻网报道,欧盟委员会主席冯德莱恩17日表示,对俄罗斯的第10轮制裁即将到来。此轮制裁将重点关注“堵住已采取措施的漏洞”。她还称,西方盟友需要加强向乌克兰提供军事支持和装备的水平。乌克兰需要“它能够操作的所有军事装备”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)