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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

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　　《光明日报》（ 2022年11月08日 09版）

　　（文图 ：赵筱尘 巫邓炎）