绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？

破裤子1

又到了四年一度的世界杯
不知道大家是不是还记得
2018届世界杯中
葡萄牙和西班牙相遇的小组赛
C罗在最初时辰力挽狂澜
踢出被解说员叹为
“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的
“C型”恣意球，扳平比分


被踢出的球为何会迅速升降？
又为何会“拐弯”呢？
首先咱们来理解一下恣意球
恣意球是啥？
恣意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）竞赛中产生犯规后从新开始竞赛的办法。


恣意球分两种：间接恣意球，踢球队员可将球间接射入犯规队球门得分；直接恣意球，踢球队员不得间接射门得分，球在进入球门前必需被其余队员踢或触及。判罚前场恣意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放地位，以及人墙的站位，发恣意球时需求用手触球，而后在裁判哨响后踢球。
香蕉球？能吃吗？
事实上，C罗踢出的这类恣意球在足球竞赛中其实不少见。
在1997年，在巴西对法国的一场足球竞赛中，巴西足球静止员Roberto Carlos，在没有通向球门的间接线路的状况下，从35米外开出一个恣意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时分急转向左，砸入球门。


图源：网络 香蕉球图解
球的忽然拐弯让在场球员，特别是法国守门员基本来不迭反映。这个史上最丑陋，最具标记性和最违反物理学定律的恣意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此钻研了数年，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航行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量战争动速度矢量组成的立体相垂直的标的目的上将发生一个横向力。在这个横向力的作用下物体航行轨迹产生偏转的景象。这是流膂力学中的一种景象。


图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示用意
旋转物体之所以能在横向发生力的作用，是因为物体旋转能够带动四周流体旋转，使得物体一侧的流体速度减少，另外一侧流体速度减小。
是否听得云里雾里？


香蕉球轨迹
球在气流中静止时，假如其旋转的标的目的与气流同向，则会在球体的一侧发生高压，而球体的另外一侧则会发生低压。静止员的使劲标的目的朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左边发生高压，右边发生低压，这样就致使足球存在横向的压力差，并造成向左边的力。


图源：NKPhysics
按照物理公式，间隔越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，咱们能看到在香蕉球运转的末尾时辰，会产生更激烈的偏转，给守门员一个微小的“惊吓”。
我也能踢出和C罗同样的球吗？
回到文章结尾提到的C罗“力挽狂澜”的恣意球，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”，即指鼎力踢出的足球，着落很快，像是从电梯上下坠，它其实是高速航行的足球遭到重力和大雷诺数阻力下的静止轨迹。


图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”
葛惟昆传授解释说：“踢出电梯球的一大症结因素，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150千米/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。


图源：迷信世界
钻研人员在进行场景摹拟时发现，要想让100千米/小时以上速度的恣意球避开人墙（假设在间隔约9米远的地位有5名身高1.8米的对方球员并排）胜利射门，球分开高空时与高空的夹角必需管制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度规模（在间隔球门25米的地位，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的状况）。
假如是足球，以每小时90公里的速度每秒旋转8转，球会在这个间隔内蜿蜒3米以上。


图源见水印
而踢出弧线的症结在于，落脚点在偏离球心的地位，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有钻研人员称，安德烈亚?皮尔洛等优秀的恣意球球员会使球的旋转轴歪斜角度大于侧旋，让马格努斯力歪斜向下发扬作用，从而踢出“球速快、大幅蜿蜒的同时又急剧下沉的”球路。
材料来源：迷信世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics
整顿：董小娴