绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”?******
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
解振华:中国坚持应对气候变化的战略定力******
中新网北京8月29日电 “当前,全球气候变化已经从未来的挑战变成眼前的危机。”第二届“共同行动 助力碳中和”高层论坛日前在京举行,中国气候变化事务特使解振华在论坛上如是说。
论坛由国家发展和改革委员会国际合作中心与生态环境部环境与经济政策研究中心、北京大学光华管理学院联合主办,为中外绿色低碳领域的政策制定者、专家学者和实践者搭建交流平台。
会上,来自中国、印度尼西亚、南非等国的嘉宾分享实践、交流经验,探索发展中国家共同应对气候变化的可持续发展路径。
解振华表示,在全球气候变化挑战面前,没有一个国家能够置身事外、独善其身,坚持多边主义合作共赢是唯一的选择。他指出,要推动各方将当前发展与长期转型结合起来,建立公平合理、合作共赢的全球气候治理体系,携手走上绿色、低碳、转型、创新、可持续发展的道路,构建人类命运共同体。
“中国一直以来,以实实在在的行动为全球应对气候变化作出了自己的贡献。”解振华介绍,2020年,中国单位GDP二氧化碳排放比2005年降低了48.4%,超额完成对外承诺的应对气候变化的行动目标,相当于减少二氧化碳排放约57.9亿吨。能源结构进一步优化,煤炭占一次能源的比重从72%下降到56%,非化石能源占一次能源的比重从7.4%提高到15.9%。
他提到,当前全球面临俄乌冲突,经济、金融、能源、粮食、产业链、供应链不稳定等多重挑战,一些国家气候政策出现一些回摆,但中国坚持应对气候变化的战略定力,按照既定的目标方向持续推进碳达峰、碳中和。
“无论其他国家气候政策是否出现反复,我们都会坚持落实《巴黎协定》,继续采取强有力的政策和行动,与各方一道,推进应对气候变化的多边进程,通过应对气候变化南南合作,为其他发展中国家提供力所能及的帮助,继续做全球气候治理的重要参与者、贡献者和引领者。”解振华说。
印度尼西亚驻华大使周浩黎表示,印度尼西亚已经作出了减少碳排放的承诺,2016年印度尼西亚政府已批准《巴黎协定》。印度尼西亚还制定了“2020年-2024年中期发展计划”,其中提到关于加强环境建设,提高抵御自然灾害和气候变化能力等问题。在疫情挑战下,印度尼西亚通过低碳发展找到了持续前进的动力,包括建设可再生能源、规范垃圾的管理和发展绿色工业区等等。
此外,周浩黎提到,作为二十国集团(G20)现任主席国,印度尼西亚将把能源转型问题作为G20三个优先事项之一。预计在今年的G20峰会,将所有的成员国聚集在一起,讨论碳排放减少,推进削减燃煤电厂的投资计划,进一步支持向绿色能源过渡和转型。
“目前,南部非洲地区经历着各种不同的极端天气事件。”南非驻华大使谢胜文表示,这些极端天气事件造成了广泛的破坏、基础设施被摧毁以及人员伤亡。作为发展中国家,其在适应全球气候变化方面的资金不足,同时疫情进一步消耗了有限的国家资源,而发达国家也未能履行资助义务。
谢胜文表示,南非致力于基于科学和公正原则应对气候变化,实现2050年碳中和的目标。南非政府在国家自主贡献目标中提出,到2030年,温室气体排放量控制在3.98亿-4.4亿吨。为实现脱碳,南非还制定一项电力部门投资计划,比如2019年的“南非资源计划”、绿色交通战略,以及近期实施的碳税。
“我们的战略不仅关注能源和交通部门,也包括工业和其他部门的减排,比如在农业、林业和土地利用等方面。”谢胜文表示,气候变化是一个全球性问题,需要采取集体行动实现碳中和,采取协调性的行动,才会最终获得胜利。(完)