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
东西问·中外对话 | 北京冬奥,期待看到中国冬季运动的进步******
汉纳瓦尔德,中文名汉飞,德国前跳台滑雪名将、盐湖城冬奥会冠军。他于2002年成为跳台滑雪四山赛史上首位实现大满贯的选手,是德国年度最佳运动员。
徐囡囡,中国前自由式滑雪空中技巧名将。1998年长野冬奥会她获得该项目亚军,为中国冬奥会雪上项目实现奖牌“零的突破”。
中新社记者卢岩近日在中新社“东西问·中外对话”栏目,与汉飞和徐囡囡展开对话。
在汉飞看来,中国队已经成为夏季奥运会的最强参赛队之一,如果能在冬季运动中坚持下去,中国在更多项目上摘金夺银的那天,应该不会太远。
徐囡囡则从自己运动员时代和外国选手交流的亲身经历出发,认为举办一届成功的冬奥会,对推动不同国家间人民的相互了解,以及中西方文化交流融合有着巨大作用,是传递文明和学习互鉴的重要平台。
以下为对话全文摘编:
汉飞:我叫Sven Hannawald,曾经是一名跳台滑雪运动员。我很期待即将召开的北京冬奥会,中国是首次举办冬奥会,以前我只在日本和美国参加过比赛,曾经以体育评论员的身份去过韩国,这次会以同样的身份去中国。
汉飞近照(受访者供图)。中新社发 Gunnar Menzel 摄徐囡囡:我是徐囡囡,曾经是一名自由式滑雪空中技巧运动员。目前我在沈阳体育学院从事滑雪教学和相关科研工作,我也在积极备战冬奥会自由式滑雪空中技巧的裁判工作。
资料图:中国选手徐囡囡(左) 中新社记者 武仲林 摄卢岩:冰雪运动在欧美非常流行,作为冬奥冠军,汉飞童年是如何和滑雪结缘的?中国冰雪运动开展历史比较晚,又是怎样把刻苦训练的传统作风和冬季运动国际化的特点相融合?
汉飞:对于我们德国人来说,冬天是一个热门话题。我家位于原东德南部的厄尔士山脉,小时候我出门玩耍,就能看到人们如何玩雪,于是我也开始滑雪。我在电视里看到跳台滑雪,就想模仿。在我们那里有小型滑雪跳台,我跳了下来,玩得很开心,就经常玩。我后来也有了目标,因为我在电视里看到了优秀的跳台滑雪运动员比赛,(还有)那些世界冠军、奥运冠军。作为小孩子我也想有那样的经历,所以我走上了成为跳台滑雪运动员的道路。
徐囡囡:刻苦训练肯定是最终有所成就的重要因素,中国人从来不缺刻苦精神。但中国冰雪项目开展比较晚,从竞技项目发展规律来看,要和高水平强国多交流,提升运动技能、赛事模式、场地环境。另外只有真正了解各个项目的起源、发展,以及背后的文化,中国冬季运动才能更快融入到世界大家庭当中。
资料图:汉飞2002年1月在德国加米施--帕滕基兴参加跳台滑雪四山赛。中新社发 受访者供图卢岩:在汉飞眼里,中国运动员有什么特点?在二位职业生涯中,是否也曾有过“中外对话”的故事?
汉飞:遗憾的是,(我运动员时代)各国之间的相互联系很有限,所以我们了解到的并不多,那时跳台滑雪领域没有那么多中国运动员。当时我也听说中国拿到第一块金牌的事,这样的事当然会传播开。现在不一样了,因为北京要举办冬奥会,我们看到中国进步很快,我们现在与中国跳台滑雪运动员之间的交流也变多了。我很高兴看到这样的变化,也很期待看到中国在相对较短时间的准备之后,到底进步了多少。
徐囡囡:有很多感动我的故事。中国队开展冬季项目比较晚,当时出国参赛也比较少。国内相对寒冷干燥,很少给雪板打滑雪蜡;国外天气相对热、湿度大,雪板不打蜡会影响速度,我们不懂这些。一次世界杯上,一位美国运动员带领我们到她的住处,亲自教我们如何打雪蜡、护理雪板,帮助我们第二天训练。包括挪威选手看到我们的滑雪板简陋,会送给我们新的雪板,类似这种事很多。这种奥运精神的体现,给我很深印象。
资料图:徐囡囡在雪中备战都灵冬奥会。中新社记者 武仲林 摄卢岩:大家对即将到来的北京冬奥会,有什么期许和愿望?
徐囡囡:举办北京冬奥会诠释了奥林匹克精神,也增强了民族凝聚力。竞技体育方面,能带动各个项目有更好的发展,支撑起高水平梯队建设。同样,从训练场地、设施到赛事组织、技术人员培养,也都有提升。休闲体育方面,将吸引更多人、特别是青少年参与冰雪运动。通过场地建设,也创造了更优越的条件。另外冬奥会推动了中西方文化的交流融合,是传递文明和学习的平台。
汉飞:我最大的愿望是,新冠疫情不要造成太大影响。也许冬奥会因此缩减到场观众的规模,当然电视会播出,但是我作为冬季项目运动员知道,冬天是多么美丽,作为现场观众观看一场比赛,是极为美好的享受。我希望新冠疫情能得到很好的防控。其它涉及赛事的各方面,我知道,组织者都可以做得很好。中国人肯定也很期待这次冬奥会,我希望它一切顺利。
卢岩:运动员是赛场的主角,大家对中德两国选手的表现有何期待?
徐囡囡:我相信中国队已经做好了充足的准备。毕竟准备了4年,无论成绩如何,我相信中国运动员在赛场上的顽强拼搏精神,肯定是不会输于任何一个国家,也会真正体现奥林匹克精神和民族精神。
汉飞:我们知道,奥运会每几年就举办一次,现在是精磨阶段,要完成还未完成的任务。我们期待认识一个新的国家,新的文化和新的朋友,这种期待也给予了我们力量与动力以使我们能够有好的发挥。我们作为外国人,也很期待能够去往一个新的国家。
从夏季奥运会来看,中国队已经成为了最强队(之一),如果中国能在冬季运动项目上坚持下去,那么中国在更多项目上摘金夺银的那天,应该不会太远。
8月5日,北京市西五环晋元桥东北角匝道处矗立着北京2022年冬奥会会徽雕塑。中新社记者 侯宇 摄卢岩:北京将首次迎来冬奥会,汉飞从德国运动员的视角来看,举办冬奥会将给北京和世界带来什么,又会留下什么?
汉飞:新的举办城市在建筑方面会有很好的机遇,对于运动员来说,则是希望可以在最后站上最高的领奖台并接过金牌。当一个国家举办冬奥会时,在14天的时间里,它会成为体育报道的焦点。这是一个展示自己国家的机会,展示自己国家的历史,也给出国家的未来发展方向。在冬季运动领域,这个方向就是,当人们再想到中国人,就会想到冬季运动、滑雪。作为曾经的冬季运动项目运动员,我觉得这很棒,冬季运动是一件让人快乐的事,我为中国人现在能够享受冬季运动而感到开心。这就是在冬奥会举行的14天内,人们会接收到的一个明确的信号,或者说是中国向世界发出的信号。
徐囡囡:提升冰雪竞技水平需要大众参与,特别需要对青少年爱好者进行培养。对中国来说,在校园中怎样能更好地开展冰雪运动,让更多青少年参与?在德国,怎样带动更多青少年参与冬季运动?
汉飞:与其它地方一样,当我们有比赛时,体育馆里也会有小观众,他们会瞪大眼睛看我们在干什么,同时也会想要自己尝试。重要的是,在我们比赛用的跳台旁边,都会有小型的、给初学者使用的跳台。小孩子是不可能从大跳台开始练习的,但当他们看到这些小跳台时,会双眼放光,面带笑容,想要尝试一下。对中国小朋友来说,重要的是,他们能常常到现场去观看跳台滑雪比赛,因为如果他们亲眼看到,就会想要模仿,而如果没有媒体报道、没有照片、没有现场比赛,就会很困难。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |