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
【乌镇声音】思科巢巍忠:共享创新技术 助力中国数字化转型******
光明网讯(记者 丛芳瑶 梁天天)11月9日至11日,2022年世界互联网大会乌镇峰会在浙江乌镇举行。思科大中华区副总裁巢巍忠就“助力中国数字化转型,与世界分享数字经济的机遇与红利”等问题接受记者采访。
记者:参加9届世界互联网大会,您有何感受?
巢巍忠:9年来,思科参与世界互联网大会,既是来倾听、学习,也是来分享的。
从2014年举办至今,世界互联网大会毫无疑问是中国互联网行业的顶级盛会。我认为这是一个非常好的平台,可以方便国内外互联网大厂相互交流、和政府保持沟通、了解政府政策法规、互联网新技术,有利于让互联网企业建立一个服务各行各业未来发展的目标和共识。
记者:您认为目前中国互联网发展状况如何?
巢巍忠:中国互联网发展的质量和速度全世界有目共睹。中国许多互联网公司在全球都有巨大的影响力。
中国互联网发展多年,在互联网的众多领域为全球贡献了许多创新的技术和思路。中国产业的转型升级和数字经济的蓬勃发展也为互联网和数字技术的进一步发展提供了巨大助推力。共享经济、教育普及、生产力服务等新技术的应用改变着企业、政府和个人的同时,也让他们真正受惠于经济数字化转型所取得的成果。我相信在接下来的发展中,这也是我们整个互联网行业需要去努力的方向。
记者:今年大会的主题是“共建网络世界 共创数字未来——携手构建网络空间命运共同体”,您认为互联网企业如何助力中国数字化转型,与世界分享数字经济的机遇与红利?
巢巍忠:思科进入中国近30年,见证了中国互联网发展以及数字经济的腾飞。作为互联网企业,思科一直致力于将最先进的技术、产品和理念带入中国,并深耕本地,与思科合作伙伴密切合作,服务中国客户。同时,积极响应国家政策,如“一带一路”倡议、“粤港澳大湾区”规划等。我们还专门组建企业出海团队加强粤港澳团队的协同合作。
此外,我们还与教育部开展合作,在2017年至2020年的3年内为中国教育投入价值约5亿元人民币等值的课程、师资培训、教学软件、教学平台和硬件实验室等,培养了约40万人次的数字化创新人才。
所以,作为互联网企业,积极为中国引入先进技术、产品和理念,培养人才,深耕本地,都是可以助力中国进行数字化转型的有效措施。
记者:在帮助中小企业发展方面,您认为互联网企业应该怎么做?
巢巍忠:从思科角度来说,我们认为中小企业是一个潜力无穷的市场,我们也会在这个市场投入更多产品,帮助中小企业找到适合本身发展的解决方案。同时我们还会积极培养人才,帮助中小企业去加快数字化转型,提高数字化能力。这是我们一直在做的事情。
记者:您认为这次互联网大会对中国未来互联网发展会带来怎样的影响?对世界又有何意义?
巢巍忠:我觉得世界互联网大会的举办对于中国和世界来说都有积极的意义。这次大会的主题是“共建网络世界 共创数字未来——携手构建网络空间命运共同体”,其实已经非常明确阐述了中国在未来数字化建设方面的目标。
作为互联网企业,我们非常高兴能够看到国家将数字化建设作为国家层面的战略之一,未来我们也将帮助更多中国企业加速、加快完成数字化转型,引进更先进的技术、培养优秀的人才,共同推动中国企业的数字化进程,助力打造一个更具包容性的未来。