绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　被踢出的球为什么会迅速升降？

　　又为什么会“拐弯”呢？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥？

　　任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。

　　任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。

　　在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。

　　图源：网络 香蕉球图解

　　球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，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飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。

　　是不是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，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”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，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公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。

　　如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。

　　资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴

我是新时代的兵|为导弹“筑巢”的工程兵******

　　解说：沙子呷：我是沙子呷，“筑巢”是我们新时代导弹工程兵的神圣使命，在我20年的军旅人生中“掘进”就是关键词。“我们虽然不上发射场，不能亲手送导弹飞天，但每一次掘进，都是为火箭军夯实战斗力基石，同样是在托举大国长剑腾飞。”

　　构筑‘藏得住、打不着、抗得了、摧不毁’的导弹阵地，按时交出优质工程，是我们导弹工程兵担负国防工程建设的重要任务。我们长年奋战在大山深处，跋山涉水，穿岩凿壁，在地下建设导弹家园。因此，我们也被誉为“为导弹筑巢的人”。

　　入伍20余年来，我和我的部队，遇到过无数艰难险阻，但每一次都被我们化险为夷。

　　有一次，作业面已经完成爆破，我们回到施工现场。忽然我听到山体传出滴水声，感觉情况不妙，连忙大喊，快撤。这时，只见作业面拱顶上方出现一道裂缝，细沙碎石开始往下掉落。刚下连的新兵刘晓波第一次遇到这种情形，被吓蒙了。我赶紧快步上前，一把抱上他就往外跑。结果，我刚带着官兵撤到安全地带，就听到一声巨响，作业面被塌方埋得严严实实。

　　还有一次，一处阵地施工遇到罕见的不良地质，塌方断面形成大窟窿，像是张开了的“老虎口”挡在前面。我立刻带领党员突击队，爬上高空作业架，一边研究处理方案，一边和官兵一起抢险，我们硬是凭借着钢铁般的意志，连续鏖战3个昼夜，成功降服塌方。

　　当然，“铁”，只是我们导弹工程兵的基本素质，除此之外，我们还是新时代的匠人，更据有创新精神。如今，新装备、新技术、新工艺、新材料等蕴含的科技神力，在岩层深处裂变出巨大效能，为建设优质高效的国防工程提供了强大的技术支撑。导弹工程兵已实现了施工主体由传统工兵向科技工兵、作业模式由人力密集型向科技技能型、指挥手段由单向指令向信息集成的根本转变。

　　同时，大批优秀的科研人才正在不断加入我们的队伍，“95后”战士已经慢慢成为施工中的主体力量。我们作为新时代的导弹工程兵，扎根深山，沐浴党恩，一路成长。在强军兴军的伟大征程中，我们有坚如磐石的信念，一定会把一项项国防精品工程留在祖国版图上。

　　科学顾问：费伯禹

　　制片顾问：范文军

　　编 导：金 赫

　　动 画：卞文斌

　　鸣 谢：北京市人民政府征兵办公室

　　出 品：中国科协科普部 光明网