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。
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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
多国机构和专家:限制中国旅客入境,没必要******
【环球时报驻德国特约记者 青 木 环球时报记者 邢晓婧 赵瑜莎赵霜】随着中国1月8日出入境放开时间临近,接受《环球时报》采访的多位国外专家认为,只要接种疫苗,政府没有对中国旅客采取入境限制措施的必要。
6日下午,中国国家卫健委发布《新型冠状病毒感染诊疗方案(试行第十版)》。第十版诊疗方案内容包括对疾病名称进行调整、不再判定“疑似病例”、增加新冠病毒抗原检测阳性作为诊断标准等。本周日,中国将有序恢复公民出境游,亚太地区特别是以旅游业为支柱的东南亚国家期待中国游客的回归。据路透社6日报道,柬埔寨、印度尼西亚、新加坡等东南亚国家不要求对入境的中国旅客进行核酸检测,马来西亚和泰国仅对从中国起飞的飞机废水进行病毒检测。
然而,未能对来自中国的入境者达成统一对策的欧盟提出强烈建议,希望欧盟国家对中国入境者实施新冠检测。5日,德国联邦卫生部长卡尔·劳特巴赫宣布,任何从中国前往德国旅行的人都必须在飞行前接受新冠病毒检测,“只有在测试呈阴性的情况下才允许入境。”他表示,至少应进行一项快速抗原检测。此外,比利时、瑞典、奥地利和希腊也宣布强制检测决定。
德国航空运输业协会指出,世界卫生组织(WHO)和欧盟机构 ECDC都发现,此类旅行限制并不能有效防止新冠病毒的传播,因此没有必要要求旅客在离开中国前进行测试。欧洲航空协会(A4E)、国际航空运输协会(IATA)和国际机场理事会欧洲分会(ACI Europe)1月5日也发表联合声明称,对欧盟周三建议让来自中国的旅客在抵达欧洲之前进行新冠病毒检测等行为表示“遗憾”,并表示这是一种未经思考的“下意识反应”。欧洲旅游代理商及旅行社协会秘书长埃里克·德雷辛则批评称,各国政府的行动“更多是出于民粹主义原因,而不是为了实现公共卫生目标”。
日本医疗管理研究所理事长上昌广在接受《环球时报》记者采访时说,虽然不能完全排除在中国出现新的变异毒株的可能性,但即便出现,大概率属于奥密克戎毒株的系统当中,只要接种了疫苗,日韩等国没有担心害怕的必要。最近流行的XBB毒株实际上与奥密克戎毒株类似,无需担惊受怕。奥密克戎毒株已经在东亚国家传播开来,日本采取的“水际对策”(即边境防控)措施不可能遏制病毒传播。除非中国出现毒性极强的变异毒株,“水际对策”措施才有可能发挥一定作用。
美国哥伦比亚大学的流行病学专家杰弗里·沙曼告诉《环球时报》记者,任何国家都不能排除出现新型变异毒株的可能性,如果有些国家由此认为中国“危险”,那么实际上“旅行限制”并不会消除这种“危险”,因为病毒已经无处不在。中国此前采取的防疫政策在很大程度上有效阻止了病毒进入中国,虽然无法完全阻挡病毒,但若当初没有采取这种严格的防控措施,病毒则会迅速传播开来。
美国传染病学会6日也在社交媒体上表示,美国政府要求中国旅客入境前进行核酸检测的做法,不仅不会在限制病毒的传播上产生多大的影响,也无助于全面评估全球病例增加所带来的影响。该声明认为,如果美国希望更好地监测病毒和疫情的发展与走向,那么政府就应该从狭隘的地理视角中跳出来,采取更为广泛的监测策略。