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盘点不同球类运动，谁 是“球中之王”？******

　　近日 ，在世界杯比赛中

　　葡萄牙队3比2险胜加纳队

　　下半场 ，C罗通过点球

　　帮助葡萄牙队取得领先

　　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

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）