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。
END
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
台湾爱国组织联署反对麦卡锡赴台制造台海危机******
中国日报1月31日电(记者 张怡) 由台湾劳动党、统一联盟党等20多个岛内爱国党派、团体组成的"两岸和平发展论坛"30日发表声明,反对美国众议院新任议长麦卡锡赴台制造台海危机,呼吁争取台海和平的一线可能。
据媒体报道,麦卡锡将于4月窜台,对此,"两岸和平发展论坛"发表题为"反对麦卡锡来台,化解危机人民自救"的声明,称倘若麦卡锡真的来台湾,大陆势必将被迫采行更加强烈和直接的反制措施,届时恐怕将引爆第五次台海危机。
声明表示,去年佩洛西窜访台湾,完全没有给台湾人民带来任何好处,反而给台湾带来了动荡和不安。当时中国大陆军演从六个方向将台湾全面围岛,解放军首次进入台湾24海浬的海岸线内,常规飞弹首次穿越台湾,首次在台湾以东设置靶场,两岸军舰在高雄外海对峙最近距离甚至只有不到200公尺。受军演反制的冲击,共有18条民航航路受影响,数百架次航班需要绕道。在演习结束后,两岸兵凶战危、军事紧张常态化迄今仍未降温。
然而,因佩洛西来台湾而导致两岸关系紧张所造成的负面后果,却完全由台湾民众承担,佩洛西则只是一昧向台湾推崇美国国会通过的《芯片法案》,声称将推动美台之间的半导体芯片合作,导致台积电于当年12月赴美设立5纳米先进制程晶圆厂,大量台湾顶尖工程师和家眷举家搬迁至美国,严重造成台湾产业健康发展的隐患。佩洛西来台湾除了造成台海军事动荡,甚至还进一步掏空台湾。
"两岸和平发展论坛"在声明中指出,麦卡锡自诩为美国国会抗中议员的领袖,为了领导美国国内所谓的"抗中派",到台湾来表演一场,可以凸显其所谓强硬"挺台"与"抗中"的姿态,骗取在美国的选票和政治资本。届时麦卡锡为美国军火商游说台湾,要求台湾购买更多美国的昂贵军火也不无可能。麦卡锡为了个人政治利益,不惜牺牲台湾、再次制造台海危机。有媒体引述军事专家观点,认为此次大陆的反制措施将会"更加全面震撼",届时台海两岸和各方相对应的剧烈军事行动,一不小心便很有可能出现擦枪走火。
声明指出,不论是佩洛西还是麦卡锡,来台做秀一场对台湾人民只有百害而无一益,只会给已高度紧张的台海局势火上浇油。去年有近三分之二台湾民众不欢迎佩洛西来台做秀,然而不论是执政的民进党还是在野的国民党,都不敢正面拒绝美国政客来台。"两岸和平发展论坛"郑重呼吁,台湾不应当美国棋子,不应做美国政客的造势工具。
声明称,两岸分隔的局面是上世纪内战遗留下的历史问题,结束两岸敌对关系、完成国家统一是中国的内政,要求两岸和平交流与共同发展也是两岸同胞的共同愿望。面对兵凶战危的非常时刻,抢救和平、化解迫在眉梢的危机,是两岸同胞共同的利益和责任。为此,"两岸和平发展论坛"在全台湾发动联署,唤醒台湾人民的危机意识,汇聚强烈不满的民意压力,强力反对麦卡锡来台制造台海危机,以争取台海和平的一线可能。
(中国日报网)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)