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
中国连续第三个月减持美债 ,持仓再创2010年6月以来新低******
澎湃新闻记者 陈佩珍
美东时间1月18日 ,美国财政部公布2022年11月 的国际资本流动报告(TIC) 。根据最新数据 ,2022年11月 ,日本和中国(大陆)为美国国债 的前两大“债主” 。2022年11月 ,日本结束自2022年7月开始的减持美国国债步伐,当月增持178亿美元至1.0822万亿美元。中国则连续第三个月减持美国国债 ,当月减持78亿美元至8700亿美元,持仓规模为2010年6月以来新低 。
2022年 ,美联储 的大幅度加息和日本 的宽松货币政策形成鲜明对比 。不过,在2022年底,日本央行突然 的“鹰派”转向,让市场猜测其宽松货币政策是否会转向 。
从对美债 的持有量来看 ,日本在“奇袭”市场前的一个月 ,即2022年11月 ,对美债转为小幅增持,而在2022年10月 ,日本对美债的减持幅度环比收窄,在2022年9月,日本对美债一度大幅减持796亿美元。
一般来说 ,当美债收益率处于上行阶段,投资者会倾向于减持美债资产以降低资产损失 ,当美债收益率下行时再增持 。在2022年11月10日,美国劳工统计局发布10月通胀数据超预期回落后,美国10年期国债收益率就进入总体下行趋势阶段 ,此前因为美联储较为“鹰派”加息曾一路高涨。
当时美国劳工统计局公布 的数据显示 ,美国2022年10月CPI同比增长7.7% ,低于市场预期,前值为8.2%。
从中国大陆来看 ,去年5月,中国所持美债环比减少226亿美元至9808亿美元 ,为2010年5月以来首次持仓不足1万亿美元 。在2022年7月 、8月小幅增持后 ,9月 、10月、11月 ,中国均在减持美债。
从全年来看,2022年年初,日本和中国所持美债分别为1.3031万亿美元 、1.0601万亿美元;截止到2022年11月 ,日本和中国所持美债分别较年初降低2209亿美元和1901亿美元。
美国财政部在官网披露 的11月国际资本数据内容显示 ,11月份外国对美国长期、短期证券和银行流水 的净买入额为2131亿美元。其中 ,外国私人净流入为2127亿美元 ,外国官方净流入为4亿美元。
11月,外国居民增持了长期美国证券 ,净买入1406亿美元 。外国私人投资者净买入1528亿美元 ,而外国官方机构净卖出122亿美元。美国居民减少了长期外国证券的持有量 ,净抛售了309亿美元 。
若将国际长期证券和美国长期证券均考虑在内,外国对长期证券的净买入为1715亿美元。在计入调整因素后 ,比如对未记录 的美国资产支持证券向外国投资者支付 的本金的估计 ,11月份外国净购买入估计为1652亿美元。
外国居民持有 的美国国债增加了47亿美元。外国居民持有的所有以美元计价 的短期美国证券和其他托管负债减少了10亿美元。银行对外国居民以美元计价 的净负债增加了490亿美元。
美国财政部下一次将发布2022年12月 的财政部国际资本(TIC)数据,定于2023年2月15日。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)