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
海拔2700米高山上的小学,有了“玫瑰梦想球场”******
山村学校,有了“玫瑰梦想球场”
四川省凉山州昭觉县的瓦吾小学,地处海拔2700米的高山上,因其常年云雾缭绕,当地人称呼它为“云端小学”。近日,一座标有玫瑰图案的崭新足球场,在这所群山环抱的小学里正式落成启用。
“这个球场是我们全校师生一直以来的梦想,我们会比之前努力百倍千倍。”瓦吾小学校长曲比史古说,“有了新的足球场,孩子们的童年在这里会非常开心。”
这个球场是由中国女足联合国内企业及球迷共同捐赠的全国第二座中国女足主题球场“玫瑰梦想球场”。从此,瓦吾小学这些大山里的孩子们可以告别泥地沙地,更加自由地在这里奔跑、踢球、追梦了。
“让山村学校成为一个有梦想的地方”始终是校长曲比史古的梦想。
他一直认为:“如果知识文化是孩子们走出大山最主要的路子,那么艺体就是孩子们走出大山的另一条路。”于是,很早以前他就决心带领孩子们练习踢足球。
然而,受地理条件以及经济实力所限,“云端小学”的孩子们的追梦之路要比别的孩子艰难许多。曲比史古带领老师、家长和孩子们,硬是一锄头一锄头挖出来两个足球场,开始了孩子们的追梦之路。
渴望了解山外世界并走出大山的孩子们很快就对足球有了强烈兴趣,两座简易球场成为全校超过一半孩子们的“梦想乐园”。不久,瓦吾小学男女足球队相继诞生。他们每天利用课间和课外活动时间训练,能入选校队成为孩子们最骄傲的一件事。
曲比史古每天在带领数十位女足队员训练的同时,也抓住一切机会,让孩子们走出山区看一看。他希望通过足球让这些大山里的女孩子收获快乐,也能获得更多可能。“女孩子踢球能够改变传统的观念,让女孩影响女孩,也想让她们享受到踢球的快乐,甚至通过足球让她们走得更远。”曲比史古说。
足球,让“云端小学”的孩子们开始真正有了“大山外的梦”,也成为孩子们走向山外世界的一座桥梁。球队组建后短短五年时间里,他们曾获得县级联赛第二名。踢球踢得好的孩子,进了县城中学,成了校队主力,还有7名队员入选皇家马德里凉山足球项目。他们还和县里的另一所小学组成县队,在四川省“匠心杯”夺冠。
阿作伍勒是一名孤儿,刚入学时,他瘦弱、内向,不爱说话。后来,曲比史古经常带着他踢球,足球让这个男孩慢慢变得开朗起来,他的眼里有了光,脸上也有了笑容。2020年,爱踢球,学习成绩也不错的阿作伍勒,被昭觉县万达爱心学校录取。
即便如此,地处山区、财政条件艰难的瓦吾小学队员们却一直只能在自制泥土球场上训练和比赛,受伤更是经常的事。用曲比史古校长的话说,足球场一直以来都是瓦吾小学最迫切的一个需求,对整个学校的足球氛围有着积极的作用:“对于这些大山里喜欢足球的孩子来说,能够拥有一块足球场,真的算是一件‘奢侈品’了。在一块好的球场训练、比赛,这是大家最大的心愿和梦想。”
2022年,在瓦吾小学坚持执教19年的曲比史古上榜当年第三季度的“中国好人榜”,他和孩子们热爱足球的故事也传遍全国,中国足协以及女足国脚们决定一起为这个校园女足队捐赠一座“玫瑰梦想球场”。
2022年7月,当中国女足在东亚杯赛场奋战之时,中国足协联合一家企业发起“送女足一朵玫瑰花”线上助威互动活动,号召大家通过点亮数字玫瑰的特别方式为女足加油。而除了为女足姑娘们加油助威,这个活动还肩负着为另一群大山里的女孩送去一座球场的使命。
这样双向互动的方式,极大激发了网友们的热情,让网友们从单纯的看比赛、分享比赛,变成真正参与到比赛当中,用自己的力量,为中国女足的未来发力。
最终有超过60万网友为女足打call,共筑一座“玫瑰梦想球场”。东亚杯后,中国足协随即宣布,第二座中国女足主题球场—玫瑰梦想球场,将建在四川省凉山彝族自治州昭觉县瓦吾小学,为这支在土地上训练的校园女足送去一片真正的绿茵场。
经历了疫情、天气等诸多不利因素后,“玫瑰梦想球场”终于在“云端小学”建成。
“以前我们可能是山里训练条件最差的,现在我们有了‘玫瑰梦想球场’,训练条件好太多了!”瓦吾小学女足球员吉牛伍作表示,“这个球场特别软,下雨下雪也能踢。刚刚修好的时候我们都想不睡觉,一直踢到天亮。”
“已经有4所重点中学校长和我联系,让我们提供有足球特长的孩子。这些山里的娃娃有更多机会通过足球走出大山了!”曲比史古说。
中国足协负责人告诉记者,如今借助玫瑰梦想球场带来的关注度,这个项目在关注支持中国女足的同时,也开始为这些散落在山区、乡村当中的足球女孩,带去更多的机会和选择。汇聚了社会各方力量的“玫瑰梦想球场”,在播撒女足精神的同时,也在尽力帮助孩子们实现梦想。
(本报记者 王东)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)