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
各地优化就医流程 分级分类救治患者******
央视网消息:守好“保健康、防重症”防线,各地医疗机构调配资源,优化流程,分级分类救治患者,保障急危重症患者得到及时救治。
甘肃省临洮县人民医院统筹设备、人力等资源,将所有科室划分为三个层次,其中,呼吸与危重症医学科、老年医学科、感染医学科、心血管内科等科室被划分为第一层次,其他科室的医疗资源向第一层次的科室倾斜。
甘肃省临洮县人民医院院长李悦:针对农村来的危重患者,我们第一时间开通绿色通道,确保病人应收尽收。
村民李逢源感染新冠病毒后出现呼吸困难的症状,家人将他送到临洮县人民医院。由于李逢源患有慢阻肺,这次又出现了心衰症状,血氧含量偏低,属于重症患者。医院立即将他转到呼吸与危重医学科接受治疗,目前病情稳定。
甘肃省临洮县人民医院呼吸与危重医学科主治医师马海林:现在我们给病人无创通气的治疗,血氧饱和度维持在93%—95%之间,治疗属于比较良好的状态。
患者李逢源之子 李永清:住进来啥都挺快,办手续也花不了多长时间,好转多了。
近日,浙江省湖州市中心医院呼吸综合门诊向市民开放,凡有咳嗽、咽喉疼痛、轻微胸闷症状的市民都可挂号就诊。门诊时间为上午8时至晚上10时,每天14小时不间断接诊,不限号源。
湖州市中心医院副院长邱晟:急诊通道重点要保障我们的急诊和危重症人群,让他们得到及时有效的处置和治疗,呼吸综合门诊就作为轻症,还有就是新冠以后呼吸道症状非常多的群体、一些年纪比较轻的,都分流到呼吸道综合门诊。
呼吸综合门诊由呼吸科、感染科、全科等多个学科的医生共同坐诊。轻症患者不需要再去急诊或发热门诊排队就诊,从而实现轻症患者与重症患者的分层诊疗,减少急诊拥堵,确保危重症患者得到及时救治。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)