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
应急管理部公布2019年全国十大自然灾害******
2019年我国自然灾害以洪涝、台风、干旱、地震、地质灾害为主,森林草原火灾和风雹、低温冷冻、雪灾等灾害也有不同程度发生。经应急管理部会同工业和信息化部、自然资源部等国家减灾委成员单位会商核定,全年各种自然灾害共造成1.3亿人次受灾,909人死亡失踪,12.6万间房屋倒塌,农作物受灾面积19256.9千公顷,直接经济损失3270.9亿元。
2019年十大自然灾害
1.1909号超强台风“利奇马”
8月10日1时45分,“利奇马”在浙江省温岭市沿海登陆,登陆时中心附近最大风力为16级(52米/秒)。此后于11日20时50分在山东省青岛市沿海二次登陆,中央气象台13日6时对其停止编号。
据统计,超强台风“利奇马”是1949年以来登陆我国大陆地区强度处第五位的超强台风,共造成浙江、山东、江苏、安徽、辽宁、上海、福建、河北、吉林9省(市)64市403个县(市、区)1402.4万人受灾,因灾死亡66人,失踪4人,紧急转移安置209.7万人;1.5万间房屋倒塌,13.3万间不同程度损坏;农作物受灾面积1137千公顷,其中绝收93.5千公顷;直接经济损失515.3亿元。
2.6月上中旬广西、广东、江西等6省(区)洪涝灾害
2019年6月6日至13日,江南、华南北部等地出现持续强降雨天气过程。其中,湖南中南部、江西、浙江南部、福建、广西北部、广东中东部等地累计降雨超过100毫米,广西桂林和柳州,江西吉安、赣州、抚州和上饶,浙江衢州,福建南平、三明和龙岩,广东广州、河源、韶关等地部分地区250~400毫米,其中广西桂林最大降雨量832毫米,江西吉安758毫米。此次强降雨导致广西、广东、江西、浙江、福建、湖南等地遭受洪涝、风雹、滑坡、泥石流等灾害,造成上述6省(区)45市(自治州)249县(市、区)577.8万人受灾,91人死亡,7人失踪,42.1万人紧急转移安置,18.2万人需紧急生活救助;1.9万间房屋倒塌,8.3万间不同程度损坏;农作物受灾面积419.4千公顷,其中绝收60.2千公顷;直接经济损失231.8亿元。
3.贵州水城“7·23”特大山体滑坡灾害
2019年7月23日21时20分许,贵州省六盘水市水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生一起特大山体滑坡灾害,滑坡方量约200余万方,造成近1600人受灾,43人死亡,9人失踪,700余人紧急转移安置,600余人需紧急生活救助;100余间房屋倒塌,2300余间不同程度损坏;直接经济损失1.9亿元。
4.四川“8·20”强降雨特大山洪、泥石流灾害
2019年8月19日至22日,四川盆地西部累计降雨量50~200毫米,成都、雅安及阿坝州、乐山、绵阳等部分地区达250~400毫米,成都大邑县和邛崃市、雅安芦山县局地418~567毫米。此次降雨时间持续较长,雨量较为集中,导致部分地区暴发山洪、泥石流灾害。灾害造成阿坝、雅安、乐山等9市(自治州)35个县(市、区)44.6万人受灾,26人死亡,19人失踪,7.3万人紧急转移安置,4.7万人需紧急生活救助;1000余间房屋倒塌,1.5万间不同程度损坏;农作物受灾面积14.8千公顷,其中绝收2.2千公顷;灾区部分公路、水利、电力等基础设施受损严重,直接经济损失158.9亿元。
5.7月上中旬长江中下游洪水
2019年7月3日至17日,长江中下游地区连续遭受2轮强降雨袭击,其中,7月3日至10日,南方出现入汛以后最强降雨过程,江西萍乡(497.3毫米)、峡江(461.4毫米)、湖南耒阳(396毫米)、衡东(348.4毫米)4站连续降水量突破历史极值。长江干流九江至大通河段和鄱阳湖、洞庭湖以及多条支流发生超警戒水位洪水,其中湘江发生超过50年一遇的特大洪水。灾害造成安徽、江西、湖北、湖南4省31市(自治州)196县(市、区)1031.9万人次受灾,37人死亡,3人失踪,114.9万人次紧急转移安置;2.1万间房屋倒塌,2.2万间严重损坏,7.4万间一般损坏;农作物受灾面积776.9千公顷,其中绝收171千公顷;直接经济损失324.3亿元。
6.南方地区夏秋冬连旱
2019年5月份以来,受持续高温少雨天气影响,土壤失墒严重,江汉、江南部分地区发生夏秋冬连旱,尤其是7月下旬以来,湖北、江西、安徽平均降水量较历史同期偏少六成以上,湖南累计降雨较历史同期均值偏少5成以上。据统计,干旱灾害造成浙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南6省67个市(自治州)387个县(市、区)3263.5万人受灾,677.6万人因旱需生活救助,其中295.3万人因旱饮水困难需救助;农作物受灾面积3310.1千公顷,其中绝收475.1千公顷;饮水困难大牲畜11.2万头(只);直接经济损失189.9亿元。
7.四川长宁6.0级地震
2019年6月17日22时55分,四川省宜宾市长宁县(北纬28.34度,东经104.9度)发生6.0级地震,震源深度16千米。此后又相继发生4次5级以上余震。地震灾害造成四川省宜宾、乐山2市16个县(市、区)35.9万人受灾,13人死亡,9.5万人紧急转移安置,3500余间房屋倒塌,22.3万间不同程度损坏,直接经济损失56.2亿元。
8.四川木里“3·30”森林火灾
2019年3月30日18时26分,四川省凉山州木里县发生森林火灾。3月31日下午,四川森林消防总队凉山州支队指战员和地方扑火队员共689人在海拔4000余米的原始森林展开扑救。扑火行动中,受瞬间风力风向突变影响,突发林间可燃气体爆燃,造成27名森林消防指战员和4名地方干部群众牺牲。
9.山西乡宁“3·15”滑坡灾害
2019年3月15日18时10分许,山西省临汾市乡宁县枣岭乡卫生院北侧发生山体滑坡,致卫生院一栋家属楼(6户)、信用社一栋家属楼(8户)和一座小型洗浴中心垮塌,造成100余人受灾,20人死亡,100余人紧急转移安置,近100间房屋倒塌,直接经济损失2100余万元。
10.青海玉树等地雪灾
2019年初,青海省玉树州连续出现12次明显降雪过程,降雪量、强降雪天数达到当地历史同期最多,降雪日数为历史最多年,造成持续性积雪,最大积雪深度达22厘米,造成大量牲畜死亡,玉树、果洛部分乡镇道路中断。雪灾造成玉树、果洛、海西3自治州13个县20.7万人受灾和需紧急生活救助,5.3万头(只)牲畜死亡,直接经济损失2.1亿元。(总台记者 崔世杰)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |