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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

我是新时代的兵|“空中长城”的捍卫者雷达兵******

　　解说：我是中国人民解放军空军雷达兵一级军士长刘卫民。这是我们雷达空情三坐标，以脚下的土地为原点，用“方位、距离、高度”编织雷网，经纬空天。

　　雷达兵，是指以雷达为主要装备，获取空中、海上、地面或太空目标情报的兵种。中国人民解放军陆海空军都编有雷达部队。空军雷达兵是中国人民解放军空军编成内的主要兵种之一，于1950年组建。是国家空中情报预警系统的主体，是守卫祖国蓝天的“千里眼”。

　　由于雷达的工作机理，决定了雷达兵工作环境的艰苦，我们常年驻守高山海岛等边远艰苦地区，24小时警戒值班。我曾经驻扎在海拔3875米的西南边境的高山之巅28年，和连队官兵一起担负着守护祖国2500公里边境线的领空安全的使命。

　　“甘巴拉”是我所在部队的精神符号和文化品牌。它是喜马拉雅群山中的一座高峰，海拔5374米。甘巴拉精神，是空军雷达站一代代官兵在挑战生存极限，献身国防，扎根边疆的强大精神动力。

　　解说：雷达情报牵一发而动全身。如果判断目标不准，就会出现掌握态势不全、判断空情不准的局面，轻则贻误战机，重则导致战斗失利。为了练就一双金睛火眼，我一直坚持“敢啃硬骨头”的战斗精神，不讲条件，不计较个人得失。最终，入伍第二年我就练就了技术参数“一口清”，开关旋钮“一摸准”的硬功，成为专业尖子。后来，又3次获得基地以上比武竞赛第一，能熟练操作12型雷达，从未发生过一起战备问题，情报合格率始终保持在100%，创造了所在旅战备安全时间最长纪录。

　　解说：随着祖国的日渐强大，空军雷达兵武器装备实现跨越式飞速发展，从引进改造苏制装备，再到如今自主创新研制的新型多功能雷达，已经形成新的预警装备力量体系。我们走下高山，离开原有阵地，鏖战戈壁，东至沿海，西上高原，操纵雷达窥天鉴地，观海听涛，战斗履迹遍布祖国大好河山，每一步都见证着空防预警力量的转型成长。

　　解说：如今，雷达兵已经实现由国土防空预警向广袤空天拓展延伸，成为联合作战、体系支撑、信息制胜的关键力量。在我们雷达兵看来无论在寂寞的山巅，还是在清冷的边关，被部队需要就是一份责任，为国家出力就是一种幸福。

　　科学顾问：王明志

　　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

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）