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
春运10天北京铁警破获各类案件104起 抓获网逃人员50人******
中新网北京1月17日电 (邓有林 郭超凯)2023年春运于1月7日开始。记者从北京铁路公安局获悉,自1月7日至1月16日,春运10天来该局共破获各类案件104起,刑事拘留2人,行政拘留11人,抓获网上在逃人员50人,帮助旅客找回遗失遗落行李物品170余件,价值32.2万余元。
春运期间,北京铁路公安处在北京七大火车站增派警力,加强巡逻巡视,提高站区见警率、民警管事率,并围绕“平安一号”专项行动,加大对网上在逃人员的查缉力度,全面营造和谐有序的站车环境。
1月13日17时许,网上在逃人员韩某在北京站检票进站时,被北京站派出所民警当场查获。经查,韩某因涉嫌拒不支付劳动报酬案被江苏省兴化市公安局上网通缉,目前韩某已被移交当地公安局。1月14日8时许,清河站派出所民警在站区一楼进站口执勤时,将网上在逃人员张某抓获。经查,张某因涉嫌诈骗案被浙江省景宁畲族自治县公安局上网通缉,后张某被移交该公安局进一步处理。
1月8日,天津铁路公安处天津站派出所民警将代买火车票收取好处费的男子刘某抓获,民警进行审讯 北京铁路公安局供图据天津铁路公安处相关负责人介绍,春运以来,天津各大火车站派出所以保障旅客人身财产安全为出发点,联合刑警、治安等部门部署便衣警力深入站区,加大对各类违法违治行为的打击力度,守护广大旅客旅途平安。
1月8日18时许,男子刘某在天津站广场通过搭讪,以代买火车票为由,先后收取两名旅客好处费共250元,被天津站派出所便衣民警当场抓获。后刘某因扰乱公共场所秩序,被天津铁路警方依法行政拘留十日。
围绕“我为群众办实事”主题活动,石家庄铁路公安处号召广大一线民警走近旅客群众身边,让执勤民警成为“流动报警点”,快速高效为旅客排忧解难,切实提高旅客安全感、满意度。
1月13日18时许,石家庄站派出所民警接到旅客沈先生报警。沈先生称过完安检后,装有13张美金、100张外币和笔记本电脑的黑色背包不翼而飞。接警后,民警立即展开工作,迅速联系到了错拿沈先生背包的女旅客谭某,由于谭某已乘坐T49次列车离开,谭某将背包交由乘警带回归还沈先生。
临近春节,护航旅客返乡“团圆路”,北京铁路警方还将持续加强对霸座占座、醉酒滋事、动车吸烟等违法犯罪行为的打击力度,全力保障列车行车安全,广大旅客合法权益不受侵害。
1月12日14时许,在六安开往北京南站的G2554次列车上,男子胡某在列车卫生间内“过烟瘾”触发烟雾报警器报警,列车抵达北京南站后,胡某被北京铁路警方处以行政拘留五日的处罚,并被列入铁路失信人员名单。(完)
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