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
地方两会“侨味”浓 建言献策“侨心”显******
中新社北京1月18日电 (记者 徐文欣)近期,各地两会密集召开,不少海外侨胞现场参会,以“侨力量”为各地发展建言献策。
1月13日,来自美国、英国、德国、澳大利亚等6个国家的10名海外侨胞受邀列席重庆市第六届人民代表大会第一次会议。这是海外侨胞首次列席重庆市人代会,他们在会上深入了解重庆市发展机遇,以侨力量助力城市发展。
英国中华艺术中心主任毛埴鋮作为旅英侨胞代表列席了云南省第十四届人民代表大会第一次会议。毛埴鋮说:“2023年是‘一带一路’倡议提出十周年,随着中国防疫政策的优化调整,海内外人员交流和贸易合作更加便利,海外侨胞将积极把握时代机遇,运用广大海外资源与自身优势,深度参与‘一带一路’倡议,助力国内企业与海外华商合作,促进中外人文交流互鉴,让这条造福世界的‘发展带’、惠及人类的‘幸福路’更加繁荣、更加宽广。”
在侨务大省福建,欧洲华侨华人社团联合会主席曹燕灵列席了福建省两会。“海外闽籍侨胞关注家乡、投资家乡、建设家乡的贡献在会上得到充分肯定,这让我们非常感动。未来,我们将继续发挥桥梁纽带作用,助力福建省做大、做强、做优数字经济、海洋经济、绿色经济、文旅经济。”
俄罗斯华侨华人青年联合会会长吴昊列席了江苏省政协十三届一次会议,对“把改革的步伐走深走实,把开放的大门越开越大”颇有感触。“各地两会是了解中国政治体制的平台,也是海内外捕捉中国发展的风向标。列席代表座谈会作为听取民情民意的新载体,充分体现了中国的民主与开放。”他说。
在江苏省两会上,华侨权益保护、加强海外人才引进服务工作等频被提及,如何更好地保护海外侨胞的合法权益成为备受关注的议题。吴昊表示,作为俄罗斯重点侨团的负责人,他将不遗余力建言献策,以“侨”架桥,为在俄罗斯讲好江苏故事作出贡献。
美国孔子教育基金会会长王立智已是第四次参加山东省两会。与以往一样,他将目光聚焦文化交流领域,提出关于加强海外华裔新生代文化认同的建议。“山东是孔子的故乡、儒家文化的发源地,山东籍侨胞在海外传承弘扬中华文化的过程中有着天然优势。”
王立智说,从“引资”到“引智”,山东省两会多次提及加强海外联谊与吸引海外投资话题。这是海外投资者来鲁投资兴业的新信号,也是海外华侨华人回国创业的新机遇。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)