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。
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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
台湾花莲海域发生6.2级地震 全年6级以上地震次数创23年来新高******
中新社台北12月15日电 当地时间15日12时3分,台湾花莲县海域发生一起里氏6.2级地震 ,震源深度5.7公里。截至当日,台湾今年已发生12起里氏6级以上地震 ,次数为1999年“九二一”大地震以来新高 。
综合中央社 、联合新闻网等媒体报道 ,15日发生 的地震位于花莲县东南29.1公里处 。地震时一支6人登山队正在攀登玉山主峰 ,有5人被地震造成的落石砸中 ,其中两名男子伤势比较严重,其余受伤队员为轻伤 。
台湾气象主管部门测报中心主任陈国昌15日表示 ,2022年台湾共发生12起里氏6级以上的地震 ,是1999年“九二一”大地震以来发生6级以上地震次数最多 的一年 。
这位负责人表示,长期来看 ,台湾平均每年发生约3起里氏6级以上地震 、25起里氏5级至6级地震 ;2022年已发生了61起里氏5级至6级地震,可见今年地震活动比往年活跃很多。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编 :天天中] 阅读剩余全文() |