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
携手开创更加文明和谐的数字未来******
【乌镇聚焦】
携手开创更加文明和谐的数字未来
——2022年世界互联网大会乌镇峰会如约而至
光明日报记者 王美莹
小桥流水、粉墙黛瓦、青石板巷……这幅古意盎然的风情画卷在经过了一场冬雨的洗礼后别具韵味。乌镇,这座跨越千年的水乡古镇与引领未来的互联网科技的第九次“约会”,如期而至。
11月9日,在2022年世界互联网大会乌镇峰会开幕式上,习近平主席发来贺信。
作为数字中国的缩影,乌镇再聚世界目光。来自120多个国家和地区的2100多名嘉宾线上线下共赴盛会,围绕“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”这一主题展开交流,为网络空间命运共同体建设建言献策。
扫描二维码 看乌镇峰会电子会刊
共享机遇:“数字引擎”赋能实体经济
收纳各类数字藏品的元宇宙数字艺术3D展馆、兼顾外卖骑手送餐效率与人身安全的智能头盔、辅助残障人士用眼睛打字的“眼动输入仪”……“不落幕”的“互联网之光”博览会上的硬核科技云集,各大企业纷纷挥动助力实体经济发展的数字翅膀。
数字化浪潮中,我们见证了中国在5G、工业互联网、大数据、人工智能等领域数字技术的蓬勃发展,也感受到了无人驾驶、脑机接口、数字孪生等数字经济新业态的快速成长。“数字引擎”启动时的隆隆声已举世瞩目,数字化、网络化、智能化赋能实体经济所带来的新机遇也不容忽视。
“互联网平台逐步建立了商品和生产要素的‘大流通’。通过流通渠道的数字化,越来越多行业企业利用数字化成果迅速掌握市场需求变化,并建设更具灵性、柔性、弹性的供应链。”阿里巴巴集团董事会主席兼首席执行官张勇分享了自己在数字经济与实体经济融合发展中的观察和实践。
“在信息技术赋能下,传统产业能量的运用和转化过程被全面‘比特化’,可实现灵活组合、智能调度,加速数字化升级再造,提升全要素生产率。”中国移动董事长杨杰说,“如今,数据已经成为关键生产要素。基于新一代信息技术的硬件、软件、平台的加速迭代发展所孕育形成‘数智能量’,引领上游芯片和设备制造、下游互联网等各种应用全产业链发展壮大,带动培育更多专精特新的‘隐形冠军’。”
数字产业化和产业数字化“双轮驱动”、数字经济和实体经济“深度交融”。未来,如何强化数字引领,携手走出数字经济活力迸发、数字合作互利共赢的全球数字发展道路,是国际社会的共同期待。
共赏多元:数字技术助力跨文化传播
一如往届,互联网大会不仅是网络技术与科技产品的展示平台,也是中国故事与文化理念的传播窗口。丰富多彩的文化故事在这里汇聚,“美美与共”的文化理念在这里交融。
在世界互联网大会所发布的12项“携手构建网络空间命运共同体精品案例”中,有三项案例讲述了网络空间国际文化交流的生动故事。
其中“数字敦煌”探索运用计算机技术和图像数字技术,点亮国家艺术瑰宝,向世界生动展示美轮美奂的石窟宝库,为跨域文化传播、创新文化成果提供了精彩样本。自2016年上线至今,该资源库累计实现了1680万余次的敦煌云游,数字足迹涉及全球78个国家。
“面向未来,我们应当积极利用各种新技术新应用,丰富传播载体,拓展交流空间,推动线上线下文化交流相得益彰,为网络空间命运共同体和人类命运共同体建设增添精神内涵、夯实人文基础,共同建设全球网民共有的网上精神家园。”世界互联网大会理事长庄荣文表示。
世界互联网大会搭建了中国与世界互联互通的交流平台,向世界展示了中国的大国担当。一张数字文化繁荣社会发展的蓝图已然绘就。
共创未来:构建网络空间命运共同体
积力之所举,则无不胜也。在网络强国、数字中国的战略指引下,从2012年至2021年,我国数字经济规模从11万亿元增长到超45万亿元,数字经济占国内生产总值比重从21.6%提升至39.8%,稳居世界第二。
近日发布的《携手构建网络空间命运共同体》白皮书,全面介绍了新时代中国网络空间发展和治理的创新理念与实践,分享了推动构建网络空间命运共同体的中国方案与中国主张,为数字化时代深化网络空间安全治理指明方向。
“网络空间命运共同体理念为推动中国互联网建设和应用,推动全球网络空间互联互通、共享共治,促进数字技术,助力经济社会可持续发展和增进人类福祉发挥了重要作用。”国际电信联盟秘书长赵厚麟表示。
在有“非洲互联网之父”之称的尼·奎诺看来:“让最后数十亿人接入互联网是非洲目前面临的艰巨任务。我们渴望公平、开放、包容、安全、稳定和充满活力的网络空间,而共同体理念是实现这一目标的有效途径。”
历经八年的沉淀,世界互联网大会已是全球互联网发展浪潮中披荆斩棘的开拓者、乘风破浪的领航者。今后,中国将与各方积极携手、互建共融,共同开创更加文明和谐的数字未来。
《光明日报》( 2022年11月10日 09版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)