绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　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

走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全******

　　(新春见闻)走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社武汉1月9日电 题：走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社记者 张芹

　　46岁的任会勇一天的工作往往从后半夜开始。当大多数人还沉浸在梦乡时，他已经和同事们踏上飞驰的列车，为即将开始的载客运行探路、排险。

　　自中国高铁开通以来，每天正式载客运行前，每条线路都会开行一趟无旅客的空跑列车，对线路、桥梁、接触网和信号等设备进行检查确认，排除安全隐患，繁忙的春运期间更是如此。

　　在武汉高铁工务段，共有16名添乘员，负责11条线路开行前确认工作，任会勇便是其中一员，他们常被同事们称为高铁“探路先锋”。

　　9日凌晨5时许，中新社记者抵达武汉站。身着工装的任会勇已背上装有设备、仪器的双肩包，准备就绪。当天，他的任务是搭乘京广高铁DJ5909次列车，由武汉站前往长沙南站，沿途排查武汉工务段管辖区域线路运行状态。

　　踏入司机室，任会勇熟练地拿出检测列车行驶平稳度的便携式添乘仪，将其固定在司机驾驶位后方，行车记录仪则被安装在挡风玻璃上，一旁的工作手账里已详细注明当日班次信息。

　　6时整，周遭依然一片漆黑，确认车准时从武汉站发出，以350公里时速一路向南奔驰。

　　线路是否有异物入侵、隧道进出口有无塌方和落石、风向是否影响列车平稳、轨道两侧保护区内是否有危险施工……任会勇全程站立在驾驶员一侧，全神贯注目视前方，并通过身体感受列车晃动幅度，借助仪器数据变化，分析是否存在隐患，及时向调度指挥中心汇报。

　　列车灯的照射下，车厢外路灯、楼宇飞速从眼前闪过，冬季多发的“团雾”也为观察瞭望带来难度。任会勇目不转睛地盯着不断延伸的铁轨，生怕错过任何一处通过地段的观察。

　　“已经形成了条件反射，只要不属于铁路设备的物体，大脑就能迅速做出判断。”8年的添乘工作，让任会勇练就了“眼观六路、耳听八方”的本领，沿途桥梁、隧道、岔口更是熟稔于心。在任会勇看来，添乘员最考验的是责任心和细心，列车高速行驶过程中，线路上有任何细微的异常，都可能影响到运行安全。

　　上午9时许，确认车返回武汉站。站台上，任会勇与涌动的春运人潮擦肩而过。

　　无数如任会勇一样的“探路先锋”，一如既往地往返于中国广袤的铁路版图上，为旅客安全出行保驾护航。(完)