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
“乙类乙管”后是否会有第二轮感染?疫情信息如何统计?总台独家专访吴尊友******
1月8日起新冠病毒感染实施“乙类乙管”,对于疫情监测数据通报、病毒变异是否会引发新一轮感染,我国又将采取怎样的措施继续实施监控,总台央视记者独家专访中国疾控中心流行病学首席专家吴尊友,他就公众关心的问题进行了解答。
总台央视记者 史迎春:大家都在担心在国际上的奥密克戎BQ系列,然后包括XBB系列的变异株,它们在我们实行“乙类乙管”,出入境打开以后,进入国内会掀起第二轮的感染,这是大家普遍担心的一个问题,您认为这个问题应该怎么看。
中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友:我们也对国际社会的各个国家流行的新毒株的情况进行了解追踪,那么同时对国内发生的疫情也进行了毒株变异的监测,特别是从境外回国人员当中也检测到这些毒株。会不会造成新一轮的疫情,取决于变异的毒株和我们刚刚流行的这些毒株之间,在结构上面有多大的相似性,或者说它的变异差异有多大。从目前来看,因为它的变异也是奥密克戎亚型里面的分支的变异,马上造成新一轮传播的这种风险的话,应该说不会太大。
总台央视记者 史迎春:还有一种担心是认为中国人口基数比较大,感染的人口基数也大,会不会产生新的变种,从而影响整个世界的病毒序列,或者说整个世界的病毒的进程。
中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友:优化防控策略以后,本地传播的疫情病例数在有一定的水平和规模的情况下,确实存在着新的变异毒株的可能性,我们也密切关注。所以在“乙类甲管”调整为“乙类乙管”的疫情监测方案当中,就专门提到了新冠病毒变异毒株的监测,在现阶段,每天都在进行新的毒株的样本收集和测序,来对它的变化进行监测。从目前的结果来看,我们现在发现的所有的毒株,都是已经在国际共享平台上分享的毒株,也就是说在国外已经报告了,或者说主要是从境外流行以后传入中国,到目前为止还没有发现国内新出现的变异毒株。
为指导全国各地做好当前新型冠状病毒感染疫情监测工作,国务院联防联控机制印发了《新型冠状病毒感染“乙类乙管”疫情监测方案》,及时动态掌握人群感染发病水平和变化趋势,科学研判和预测疫情规模、强度和流行时间,动态分析病毒株变异情况,以及对传播力、致病力、免疫逃逸能力及检测试剂敏感性的影响,为疫情防控提供技术支撑。
总台央视记者 史迎春:对于之前疫情通报的数字和自己本身的感受,很多公众觉得差距比较大。我们国家一直的疫情统计和发布的疫情信息,是如何去监测和统计报告的?现在有没有相应的调整?
中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友:在武汉疫情控制以后,到我们优化防控方案这期间,是叫严格管控时期。每一起疫情的源头、造成感染的毒株,几乎每一个感染者都能够被诊断管理,所以我们采取的是一个计数统计。现阶段由于防控方案的调整,报告病例数和公众感觉的数字,存在着一定的差距。造成这种差距有两个方面的原因,一个是不再实行行政区的大规模核酸检测了,除了重点机构重点人群以外,采取的方法是愿检尽检的方法,这样的话检测的人数、报告的人数就有明显的下降。第二个方面,疫情的感染者主要以轻症为主,多数人还在家庭自我休息调整、进行抗原检测,这一部分也没有纳入到传染病报告,这就造成了这样的差距。为了更好地做好统计工作,联防联控机制制定下发了新冠病毒感染“乙类乙管”疫情监测方案,采取的是多种渠道的监测,包括住院病例的报告监测、核酸抗原检测的数字统计,还有重点机构像养老福利机构的监测,再有像学校学生的呼吸道症状的监测,以及对部分病人的检测。还有我们在全国设立500多个流感哨点监测。我们采用了多种统计方法综合运用,也能够相对准确评估疫情的发生发展趋势,能够对于疫情的发病,流行的强度,流行的趋势,流行的时间做出研判,对防控效果作出评价。在过去几年,欧美国家和全球其他的国家实际上也是采取这样一个统计方法,它主要就是通过抽样的方法来反映总体情况。(央视新闻客户端)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)