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高考物理:卡塔尔【世界杯】中的物理打开方式!!

2022-11-24 17:16 网络 评论

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世界杯已经开始啦!带着同学们看看足球世界中的物理知识,什么叫香蕉球、落叶球、电梯球。

世界杯要说最为精彩的一粒进球,或许很多球迷都会想到C罗对阵西班牙队时的那脚任意球。因为无论从关键性,还是主罚的质量来看,都是精彩

绝伦。直播中的足球解说员,包括媒体说C罗这脚任意球是个典型的“电梯球”。

那问题来了,什么是“电梯球”?怎么踢出来的?C罗这个球是不是“电梯球”?球迷常说的“香蕉球”和“落叶球”又与之有何不同? 

这些问题,很多老球迷都是一知半解。所以,看完下面的解释,你的球迷段位会提高不少哦!


香蕉球


先来说说香蕉球。

香蕉球,因为球的运动轨迹是弧形的,类似香蕉形状,因此以“香蕉球”得名。“男神”球员贝克汉姆就以擅踢香蕉球著称,有“贝氏弧线”的

美誉。这些不可思议的进球,吸引着物理学家参与到对足球运动轨迹的分析中来。

实际上,香蕉球(弧线球)就源于物理现象——马格努斯效应。意思就是,假设在无风的情况下,足球以一定速度直线运动,此时,气流只会对

皮球产生阻力。如果试图“大力出奇迹”,直线射门时,除非你瞄得很准,否则很可能打到人墙,或者偏出球门。怎样能让足球越过人墙后拐进

球门呢?

答案:让足球旋转起来。

球员在踢球的一刹那,通过摩擦使足球产生旋转。当足球在空中一边飞行一边自转时,也会带动周围气流旋转。

球的一侧,旋转产生的气流和飞行中的相对气流的方向相同,气流速度加快;另一侧,旋转产生的气流和飞行中的相对气流的方向相反,气流速

度减小。

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两侧气流相对球的速度不同,会形成压力差。气流速度小,压强大;气流速大,压强小。这个时候,高压区会向低压区产生一个横向力。旋转的

足球在飞行中受横向力的影响,会有明显的偏转,从而形成弧线。这就是马格努斯效应。

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香蕉球的关键是球员触球时一刹那的脚法——不但要使球向前,而且要使球急速旋转。不同的旋转方向,球的转向也不同。这需要运动员的刻苦

训练,方能达到炉火纯青的地步。


落叶球


什么是落叶球呢?

简单对比来说,香蕉球,足球是左右旋转,而落叶球,足球则是竖直旋转,有点类似乒乓球里的弧圈球。

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看上图,物理上讲,如果一个前进的球体同时向前旋转,这个球达到最高点后会急速下坠,弧度比正常的抛物线大。

落叶球下坠时也会显得飘忽,如果门将判断失误,通常会措手不及。


电梯球


很多新球迷可能对“电梯球”知道的还不多。电梯球,跟香蕉球(弧线球)截然不同,球本身没有旋转,初始速度很快,迅速上升且突然下坠,

有人形象地比喻为“先将电梯迅速升到6楼,再急速降到1层”,因此得名“电梯球”。


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G K Z T C

除此以外,电梯球还有一个特点,就是在飞行过程中,有一定的飘忽感,会出现左右S型诡异路径,让守门员不好防守。排球中的“飘球”也是同

样原理,高水平运动员可以让排球过网后出现周期性的摆动或者突然下坠。


电梯球什么原理?


电梯球,为什么会有这么诡异的路线呢?

一般来说,足球的初始速度要踢到100—120公里/小时,才会形成电梯球。而且,电梯球由于空气阻力作用飘忽不定,所以守门员很难判断。

2012年,世界上很有名的物理学家Cohen和他的学生发表过一篇论文,详细解释过电梯球的物理原理。

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Cohen教授认为,对非旋转球体,当起始速度小于末端速度时,球体成抛物线运动,而当起始速度远大于末端速度时,球下落时急坠。

实际上,如果按简单的物理知识来解释也不难。我们知道,空气阻力跟物体速度平方成正比,速度越快,阻力越大。电梯球的初始速度要很快,

踢出后,球本身受到空气阻力也会突然增大,而且短时间会把球在水平方向的力消耗掉,这个时候,足球就会主要受重力影响,迅速下落。

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见上图,左边这个初速不太快,它的下落是比较平缓的;而当初速和末速比值到达100,出现了急坠。所以对守门员来讲,如果你看到那个球往球

门去了,你本来以为它会飞出去,实际上它可能急坠,钻进网窝。

这个物理现象也很常见,比如大家看到的烟花,在空中爆炸盛放后,并不是呈现一个长长的抛物线,而是迅速下坠,道理跟电梯球是一样的。

那电梯球怎么踢?跟香蕉球、落叶球在踢法上有何区别?看下面这个表你就知道了↓

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好了,电梯球、香蕉球、落叶球大家应该大体知道了。那么,我们再来看看C罗对阵西班牙时的那脚任意球,是什么类型呢?

通过镜头慢放可以发现,球速非常快,球本身有微小的旋转,而球自转的方向是侧旋,最后也有明显下坠。貌似都有点不符合啊。。。

小车只能解释为,这是一个“电梯球+香蕉球”特点于一球的任意球。

C罗球技就是高!

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