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
重庆万州:待到枫香层林染 且把美景揽入怀******
有些风景,记在脑中,念在心上。
从万州城区出发,经G5012高速到龙驹下道,再沿龙白路方向走5公里,会看到一个自驾车辆停靠区,石碑上赫然刻写“三峡恒合旅游度假区”,这是古枫香园必经之地。顺着山路再爬升,眼前的风景移步换形、物换星移。
三峡古枫香园全景。恒合土家族乡政府供图
驱车大约30分钟,映入眼帘的是一个海拔约1200米的山间盆地,造型别致的民宿散落其间,天可作帐,地可当床,三千枫香在身旁。举目四顾,披着绿色植被的山脉错落层叠,视线与平日只能仰望的七曜山风车齐平。此行的目的地,三峡恒合旅游度假区核心景区——三峡古枫香园到了。
古枫香树、古松树、悬崖景观堪称园内三绝。保存完好的古枫香林,尤为让人惊艳,叶片入秋经霜,幻为春红,艳丽夺目。其中拥有100年以上树龄的古枫香树521株,最大的一株主干高26米,胸径长5米,4个成年人才能合围环抱,相传是蜀汉南浦县民栽种。
三峡古枫香园入口一角。记者 张倩 摄
枫木岭有土家天境,游目骋怀,数十里山川尽收眼底;空灵静寂的林中栈道,有上有下、林间清凉,行走其间,悠悠然然。
然而这些大自然的馈赠,只为衬托三栋民宿:枫香里、枫香驿、枫香谣。它们被建筑在万千风景里,成了风景的一部分。
枫香谣主体以土家吊脚楼风格修建,环境搭配运用老磨盘、老石缸、老陶罐、老木槽、老石料、带皮树枝等元素,极具地域民俗风情;枫香驿采用LOFT星空房、枫叶红颜色的大铝板门头、金属廊架等进行修建,搭配彩色玻璃瓶、钢板刻字等装饰,简约又不失华丽;枫香里造型呈“枫叶形“,环境搭配运用飘落的金属枫叶、“枫香记、南山影”激光投影、《蜀国弦》景墙、“莲花为你开”互动装置等元素,展现出独特的魅力。
民宿区的彩色公路。记者 张倩 摄
民宿所用之一物一器,无不收集自民间。院落大门为斑驳石头砌成;长约一米的老树根和青石被镂空作为花盆,置于大厅;房间内的凳子是一截树桩,也可能是一块石头,篮子则是竹丝编制而成。
如今,在“生态优先绿色发展”理念引领下,三峡古枫香园化作高山休闲避暑的热门目的地,成为八方游客热情拥抱的“诗和远方”。山色半岭、土家天境、廪君台、1314观景台……这些被文人墨客命名的景点,蕴藏着绿水青山的烂漫。中国五大赏枫胜地之一、全国森林康养基地、三峡最美山岭、重庆避暑胜地……随便一个梦寐以求的“标签”,都是爱上这里的理由。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)