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
东西问·中外对话 | 美国“搅浑水”危害亚太安全,中国如何破局?******
拜登政府上台后全力推进“印太战略”,企图拉拢地区国家共同遏制中国。“印太战略”如何威胁亚太地区的和平发展?以菲律宾为代表的东南亚国家如何看待这一战略?面对美国围堵,中国又当如何应对?
对此,中新社“东西问·中外对话”邀请“南海战略态势感知计划”主任、北京大学国际关系学院研究员胡波与菲律宾亚太协进会研究员卢西奥·布兰科·皮特洛三世展开对话。
胡波指出,美国已把所谓“印太战区”当作最主要的战区,其处于部署状态的军事资源和海空军事平台,印太地区至少占60%以上。他强调,尽管美国试图在亚洲拼凑反华联盟,但东南亚国家普遍不愿选边站,面对复杂局势,中国有信心、有能力应对挑战。
卢西奥则表示,东盟成员国担忧大国竞争可能会迫使它们选边站,它们希望通过对话缓和局势。
对话实录摘编如下:
中新社记者:美国之前提出了“印太经济框架”,这一框架是否意在抗衡中国?
胡波:美国在安全上有美日澳印“四边安全对话”等盟友体系来对抗中国,在经济上讲就是“印太经济框架”。但现在印太地区绝大部分国家跟中国的经济联系越来越强,相对而言,跟美国的经济联系在下降。
(对印太地区而言)中国是最大经济伙伴,美国是最大军火商,双方的比较优势不一样。美国的比较优势在于军事能力、盟友体系,中国的比较优势在于经济发展能力、经济辐射能力。短期内,美国改变不了(这一状态),在印太地区也新投入、新增加不了多少资源和资金,所以“印太经济框架”吸引力有限。对菲律宾、印尼等国来说,在经济合作方面,中国依然是首要选择伙伴。
视频:【东西问·中外对话】专家:美国印太战略有多重局限来源:中国新闻网
卢西奥:中国在周边国家和全球经济当中,都扮演着重要角色。对许多域内国家来说,中国是一个庞大的邻国、一个重要的经济合作伙伴。所以,这应该就是美国“印太战略”面临的挑战。
中国的“一带一路”倡议展现出开拓者的形象,比如“健康丝绸之路”在抗疫时发挥了重大作用,为各国送去了药品和疫苗。再比如重要的“数字丝绸之路”,在亚太地区特别是在东南亚,提升了在中产阶级和年轻人群当中推行电子商务和移动商务的潜力。
美国一直在推出自己的倡议,如《跨太平洋伙伴关系协定》、“经济繁荣网络”计划等对抗中国,“印太经济框架”也属于这类尝试。它能在多大程度上取得成功,还有待观察。
中新社记者:美国为何在“印太战略”当中加入台湾问题?
胡波:美国“印太战略”的文件里明确把台湾地区当成战略“支柱”之一。这无形中把台湾问题变成了一个地区性的或者说国际化的问题。
首先,这会推高中美之间的紧张关系,也会给地区国家造成很大困扰。台湾(问题)是海峡两岸的问题,不涉及到国际问题,也不涉及到第三方。除美国和日本外,其他国家基本上认为台湾问题跟自己的关系不是很大。
近年来美国的政策确实发生了很大变化,特别是“印太战略”,触及到中国的核心利益。随着美国军事、外交、政治上的行动,台海局势越来越紧张。美国把台湾问题塞进“印太战略”当中,非常不利于地区和平稳定,是地区国家要非常警惕的一件事。
中新社记者:美国“印太战略”对南海地区形势有何影响?
胡波:“印太战略”对南海问题主要造成两方面影响,第一个是军事上的影响。美国不断强化在南海地区的军事存在,也不断强化针对中国的军事行动的频次、烈度和针对性。
美国乐于把这些军事行动政治化,它在南海的所谓“航行自由”行动以前是秘密的,现在是公开的。这样无形中会推高南海局势的紧张化,也会增大与中国擦枪走火的风险。
从政治上讲,南海和东南亚地区处于“印太战略”的中心节点,如果得不到东南亚国家支持,“印太战略”的成效可能会大打折扣。所以,美国先天地就要推动东南亚国家选边站。
东南亚国家大部分不愿选边站,但美国会千方百计地去推动,这样造成的结果是东南亚地区可能撕裂或者对立,不利于东盟在地区合作中发挥主导作用。
中新社记者:对于“印太战略”,东南亚国家的确与日本、澳大利亚的立场存在差异,如何去分析这种现象?
胡波:印太各国对“印太战略”的立场可分为两类。日本和澳大利亚是一类,韩国和东南亚国家是一类。韩国和东南亚在中美竞争中的立场趋近,都不愿选边站。但日、澳实际上已经选边站,在战略、安全层面跟美国绑在一起了。
这有传统方面的原因。当然,也有美国在背后推动。日、澳认为美国是亚太地区的“警长”,自己是“副警长”。
第二个因素跟它们对自己的定位和判断,有很大关系。日本认为自己跟中国有激烈地缘政治冲突,认为中国对它构成威胁,包括在钓鱼岛、东海甚至南海区域。
而对于澳大利亚,中国实际上与它没有任何地缘政治利益冲突。但澳大利亚过度焦虑,认为中国崛起后会损害自己的利益,这完全是臆想。
此外,韩国和大部分东南亚国家有独立自主外交的传统,但某种程度上讲,日、澳没有这方面传统。
卢西奥:我认为有两个因素,一是各国与中国的(地理)距离,一是一些国家与美国的长期联盟关系。印度尼西亚长期奉行不结盟政策,马来西亚与中国长期保持良好互利关系。但日本、澳大利亚和这些东南亚国家不同,它们与美国有着长期联盟关系。
美、日、欧等的行动、战略和政策,当然会对(亚太)地区造成影响。东盟成员国担忧,大国竞争可能会迫使它们选边站,它们希望通过对话缓和局势。
中新社记者:美国强推“印太战略”,亚洲国家如何应对形势变化?
卢西奥:东盟国家正尝试从大国竞争中找到出路,担心自己会在此过程中失去中心地位和自主权等。
因为东盟国家的地域接近性,地区局势对它们来说利害攸关。假如发生冲突,后果对任何国家来说都十分严重。
东南亚国家会非常乐意发挥作用,(推动大国)达成调和与理解,避免转向冲突。区域内国家应避免选边站,利用其集体影响力,说服大国在双边关系中建立坚固的“护栏”,加强、深化危机沟通和管控机制。
航拍南宁国际会展中心“焕”新颜,迎接东博会。俞靖 摄中新社记者:美防长奥斯汀6月在香格里拉对话会上发表推进“印太战略”的讲话,提及印太地区将是未来美国国防部的“优先战区”,如何看待这一表态?
胡波:从奥巴马时期开始,(美国)就认为中国是最大的战略竞争对手。即便现在发生了俄乌冲突,美国依然认为中国才是最“旗鼓相当、迫在眉睫的挑战”。
在这种认知下,美国各大战区力量配置、处于部署状态的海空大规模军事平台,印太地区至少占了60%或70%以上。美国其实已经把所谓“印太战区”当成了最主要战区。这两年,美国在(鼓吹)“中国威胁”的基础上,各种措施力度越来越大,包括实施“全政府战略”。
中新社记者:中国如何应对美国的围堵、压制?
胡波:首先,中国的国力发展到现在,有信心、有能力应对美国的挑战。美国说过的有些事也不一定干得成。我们要谨慎地观察,战略上要充分重视,心态上要淡定一些。
第二,怎么去做美国盟友包括伙伴国的工作?美国搞封闭、排他性小圈子,中国就反其道而行之。不论从安全上还是经济上,中国都要倡导真正的自由和开放,扎实推进“人类命运共同体”、“一带一路”倡议等,用实际行动来向地区国家证明中国才是最负责任的国家。
第三,中国要跟周边国家妥善处理相关分歧。要调低预期,不要寄望于短期内能解决这些问题。但可以跟周边国家共同努力,搁置、管控这些争议。
记者:孟湘君
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |