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
光明文化周末:有书相伴,人生不会寂寞******
【序跋】
作者:赵丽宏
孔明珠把自己即将出版的散文集命名为“读写光阴”,这书名是她对自己人生况味的一种描述。
作为一个有丰富生活经历的作家,孔明珠非常清楚,她的写作能有今天的成就,一个重要的原因,就是对阅读的坚持,对书的热爱。我读过她不少回忆故人往事的文字,文章的主旨和细节都和书有关。孔明珠出生于文人世家,父亲孔另境是文人、出版家,也是鲁迅先生的朋友,姑父是茅盾先生。但孔明珠的童年遭遇艰困,那是书的荒年,很多人在混沌中迷失。我听她说过她怎样寻找书,我也在她的散文中读到她那时的经历,那些不朽的文学名著曾怎样照亮她人生的道路。她在一篇回忆姑父茅盾的文章中这样说:“少年时我们遭遇书荒,胡乱读书,‘拉到篮里就是菜’是我们的特征。”然而那时拉到她篮子里的菜,不是没有价值的闲花野草,而是经过大浪淘沙仍在世间流传的名著。她因一篇文章认识一个作家,然后想方设法去寻找这个作家的书,走向更深入的阅读境界。家庭和长辈的教育,环境的影响,以及从小开始的阅读生活,奠定了她人生的基础。寻书、读书,成为她重要的生活方式,从童年延续至今。
孔明珠的写作,起步于上世纪90年代初。她曾把最初的习作给我看,写的是她游学日本的生活。开始,她对自己的写作并不自信,觉得就是因为喜欢文学,喜欢用文字表达,随便写写。我发现,她此前虽然没有写作的经验,但她的文章不仅展示了驾驭文字的能力,也让人窥见文字背后的见识和涵养。最初那些文字的发表,给了她继续写作的勇气和动力。她的写作,从此一发而不可收。她用朴素灵动的文字,写岁月往事,写生活小品,写风俗人情,在她富有个性的叙述中,读者逐渐熟悉了她的名字。她曾经以“孔娘子厨房”为题,写了一系列关于烹调和美食的小品,带来知名度。这些小品虽然有文化内涵有情趣,但也让我担心她写作的走向。然而我的担心是多余的,她的视野并没有因此改变、缩小,她更加用心思考和表达的,是和阅读有关的生活,其中既有对岁月往事的回忆和反思,也有不断更新、增长的阅读经验。她读名著,也读很多引起她兴趣的文学新作,她的阅读心得写得生动亲切,没有学究气,展现的是一个读书人的睿智和见识。譬如《叹着气,想念你》,写的是她重读《包法利夫人》的心得,虽是短文,但写出了独特见解。年轻时读过的书,数十年后重读时,因为经历的积累和心境的变化,有了全然不同的感悟。我这些年来写的几部儿童文学长篇小说,如《童年河》和《渔童》,都在她的阅读视野中,她为这些书写的读后感,是一个知音的评论,给我不少启迪。
孔明珠请我为《读写光阴》作序,作为交往数十年的老朋友,我想起了很多往事。这本书,对明珠有特殊的意义,是她作为一个读书人和写作者的经验之谈,也可以看作是她文学生涯的一次小结。我相信,读书早已成为明珠的一种生活方式,有书相伴,她的人生不会寂寞。
想起了我很多年前写的一首诗《你们不会背叛我》,这诗中的“你们”,便是我读过的好书,是那些陶冶过我,感动过我,影响过我的书。
是的,假如有一天
所有的朋友都离我而去
你们不会背叛我
永远不会,永远不会
你们已经铭刻在我的心里
已经沉浸在我的记忆中
在我思想的每一个角落
在我情感的每一根血管
你们无所不在,无时不在
任何力量无法驱赶
你们博大美妙的形象
…………
我用目光默默地凝视你们
我用思想轻轻地抚摸你们
我用心灵静静地倾听你们
我的生命因你们的存在而辉煌
我的生活因你们的介入而多姿
岁月的风沙可以掩埋我的身骨
却永远无法泯灭你们辐射在人间的
美丽精神啊……
我想把这首诗送给明珠,也送给所有对书怀有深情的人。
(本文为即将出版的散文集《读写光阴》序言)
《光明日报》( 2023年01月06日 15版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)