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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

立春，一起向未来******

　　作者：刘文嘉

　　天上春来谁报人，江山气象一时新。

　　第二十四届冬季奥林匹克运动会2月4日晚在北京开幕，恰逢中国的立春节气。此刻，不知有多少团聚的家庭围炉夜话，不知有多少重逢的朋友畅叙别情。划破夜空的奥运焰火、令人惊叹的开幕盛况，又将给多少人留下终生难忘的“年味”？

　　我们听到了中国与世界的文化共鸣。

　　2008年北京奥运会开幕式上，舞蹈绘出的水墨长卷、千人击缶的壮观场景，曾让世界惊叹中国文化的风采独具；此刻，简约、安全、精彩的北京冬奥会开幕式，传递出构建人类命运共同体的强烈信念，又让世界看到了中国文化的开放包容。当奥林匹克遇上中国年，当开幕式倒计时仪式遇上二十四节气，当“希腊三圣”的哲学遇上孔孟老庄的智慧，人们惊讶地发现，这二者之间竟能产生如此强烈的共鸣。立春中的冬奥会开幕式，不就是一幅“美美与共”的图景吗？

　　我们看到了传统与现代的水乳交融。

　　一朵雪花，从1924年的法国夏蒙尼飘到2022年的中国北京，穿起了近百年冬奥会历史；不同年代的竞技镜头，由黑白影像变换为3D场景，折射出人类现代化历程—北京冬奥会开幕式及其先导片传递出了强烈的“由历史向未来”的观感。它不再是一场一般意义上的大型文艺表演，而是以科技的力量、创新的方法，创造出丰富的观看体验、饱满的艺术效果，最终将中国梦与世界梦交汇在一起。它向我们提供了这样的启示：具有深厚历史与文化自信的民族，也一定奔涌着创新、开放的活力！

　　我们感受到了竞技体育与经济社会的此呼彼应。

　　新冠肺炎疫情之下，世界普遍呼唤奥林匹克盛会的到来，因为后者代表着克难攻坚的精神、寄托着同舟共济的热望、凝聚着命运与共的信念。而推动经济全球化深入发展，让和平、发展、合作、共赢的时代潮流更加强劲，一直是中国奉行的政策，更是中国务实的行动。的确，奥林匹克精神主张超越政治分歧、种族隔阂、文化差异，面向未来凝聚起人类的力量，这不就是人类命运共同体理念的精髓吗？“更快”“更高”“更强”最终是为了“更团结”，这不正是倡导天下大同、民胞物与的中国文化的主张吗？

　　在中国，立春，为二十四节气之首。立，是“开始”“发端”之意；春，代表万物复苏、草木萌发，意味着新的四时轮回已开启。立春中拉开大幕的冬奥盛会，是一种象征，也饱含着期待：冰雪运动日新月异、奥林匹克运动蒸蒸日上、中国华章日新、世界未来可期。一起向未来，就让我们从立春之日出发！

　　《光明日报》( 2022年02月05日 05版)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）