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
强推“脱钩”不是正确选项******
最近一段时间,国际社会反对美国“脱钩断链”的声浪愈发高涨。多位国际专家学者在媒体撰文,呼吁美盟友对华政策与美拉开距离,回归正确路径。欧盟委员会负责经济事务的执行副主席东布罗夫斯基斯坦言,“与中国脱钩不是欧盟企业的选项”。这些客观理性的声音再次表明,开放合作仍是历史潮流,互利共赢依然是人心所向,美鼓动对华“脱钩”违逆经济全球化大势,注定失败。
近年来,尽管美国极力挑动“脱钩”,扰乱世界经贸秩序,但国际经贸合作却不断增强。联合国贸易和发展会议数据显示,2021年全球贸易额达到28.5万亿美元,比2020年增长25%,比新冠疫情暴发前的2019年高出13%;2022年全球贸易额预计将达到约32万亿美元的创纪录水平。
中国与世界经济的联系更加紧密。作为全球货物贸易第一大国,2022年前11个月,中国进出口总值38.34万亿元人民币,同比增长8.6%。中国继续保持欧盟第一大贸易伙伴地位。事实证明,世界经济是一个密切联系的整体,企图通过“脱钩”孤立和打击中国的图谋既吃不开,也行不通。
经济全球化发展至今,世界早已形成“你中有我、我中有你”的国际产业分工格局。美国强推“脱钩断链”,只会让更多国家利益受损,影响全球经济复苏。日媒指出,把中国排除在供应链之外将加剧全球通货膨胀。德国智库伊弗经济研究所估计,如果欧盟企业在美国压力下与中国“脱钩”,德中之间贸易额将急剧下降。在最糟糕状况下,德国GDP将降低0.81%,相当于英国脱欧时德国GDP降幅的6倍,这“对德国无异于经济自杀”。
美国不遗余力围堵中国,在坑害世界的同时,必将严重伤及自身。美国商会发布的报告显示,与中国“脱钩”严重威胁美国在贸易、投资、服务和工业等领域的利益:如果对所有中国输美商品加征关税,将令美国经济在2025年前每年损失1900亿美元;美国投资者可能因“脱钩”每年损失250亿美元资本收益,美国GDP将因此损失最多高达5000亿美元。可见,美国将经贸问题政治化、武器化,不仅不能实现“美国优先”,反而使本国企业和经济遭殃。
美一些人哗众取宠式的“脱钩”论调,改变不了中国在当今世界经济中的重要性,也阻挡不了各方同中国加强互利共赢合作的大势。过去10年,中国经济对世界经济增长的贡献总体上保持在30%左右,成为世界经济增长最大引擎。党的二十大和不久前举行的中央经济工作会议都提出要推进高水平对外开放,稳步扩大规则、规制、管理、标准等制度型开放。从长远看,中国经济发展前景是光明的,继续加强与各国经贸合作的态度是明确的,中国新发展将为世界提供更多新机遇。与中国“脱钩”,也就意味着与机会脱钩,与未来脱钩。
世界绝不会退回到相互封闭、彼此分割的状态,各国合作共赢、共同发展才是正道。正如诺贝尔经济学奖得主弗农·史密斯所言:“所有努力扩大贸易的国家都是,而且将一直是赢家。”(郭 言 来源:经济日报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)