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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

兴安岭深处“慢火车”的守护者******

　　【春运进行时】

　　光明日报记者 张士英 光明日报通讯员 刘 杨

　　深冬的内蒙古绰河源镇，寒风凛冽。

　　1月7日8时30分，气温降到零下27℃。中国铁路哈尔滨局集团有限公司齐齐哈尔工务段新绰源线路车间线路工王磊正和7名工友穿着厚重的羽绒大衣，脚上套着毡疙瘩，一字排开蹲在线路中心处理冻害。

　　位于大兴安岭中段的绰河源镇群山围绕，全年无霜期仅有90天，冬季最低气温可达零下40℃，由博克图镇至塔尔气镇的铁路线，每天通行一对公益“慢火车”，是大山深处近万名林业职工和家属走出大山的唯一一条铁路线。

　　今年春运，6239次“慢火车”迎来返乡高峰，而此时正是冻害发生最频繁的时段。

　　268处，这是近一个月以来，工队处理的冻害数量。“博林线周围地下水极为丰富，线路又在群山中穿行，冬季水遇低温结冰膨胀，就会导致基床不均匀隆起产生冻害，造成列车颠簸甚至影响行车安全。”今年是王磊在绰河源度过的第四个春运，虽然环境艰苦，但谈起自己的工作他特别自豪，“工区管辖范围内的冻害是普通线路的50倍以上，我们每天6点出发，争分夺秒地赶在列车通过前处理好，让返乡过年的旅客安全、平稳地乘坐列车。”

　　冬天的山区尤为寂静，撬棍与钢轨碰撞的响声在树林中越传越远，此时作业组已经持续蹲着作业1个多小时，大家的帽子、睫毛全都挂了霜。在队伍中间的王磊，刚开始蹲在线路中心，时间一长腰酸腿麻，他感觉上不来气，干脆跪在轨枕上。

　　“小磊，你去撒垫板，数量我写在轨枕上了。”工长解子学向王磊喊，处理冻害是个慢功夫，需要在轨底垫上一定厚度的橡胶垫板，使凹凸不平的线路变得平顺。长时间的下蹲，哪怕是从业多年的工长也有点吃不消。工长和工友轮流换下王磊，让他去干点轻活。

　　11时36分，对讲机传来6239次列车接近的消息，工队迅速清理现场、摆放扣件、复紧螺栓，仅一上午，就用光了500多个胶垫。一套工序结束后，工长解子学整个身子趴到钢轨上，耳朵和脸几乎贴到地面，眯着眼睛目测检查维修后的轨道平顺度，用道尺测量无误后这处冻害就算完活了。

　　工队下道接车后，也到了午休时间，拿出车间准备的韭菜鸡蛋和猪肉葱花馅饺子，王磊从麻袋中掏出几块垫板在积雪上压出一个座位，和工队围成一圈，有说有笑地吃起午饭。“等忙完春运，我就能回家吃我老妈包的饺子了。”王磊说，饭后他们还要赶到下一个养护线路。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 10版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）