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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

二手烟、三手烟的危害究竟有多大？******

　　最近，一对60多岁的夫妻先后确诊了肺癌。妻子介绍，自己丈夫吸烟将近50年，没想到自己比他先患上肺癌。夫妻一方吸烟，另一方势必会被动地吸到二手烟、三手烟。

　　吸烟是导致肺癌的首要原因，即使不患肺癌，烟草也会对肺功能造成其他严重的损害。

　　每当劝身边人戒烟时，总会被这样的话噎住：“隔壁那谁，抽了一辈子烟，也活得好好的……”还有类似“我抽烟我身体不好，和你没什么关系”这样的话语。其实，抽烟不仅仅对抽烟者的身体有害，二手烟、三手烟对其他人也有很大危害，甚至超过了对抽烟者自身的危害！

　　什么是二手烟、三手烟？

　　点燃一支烟，吸烟者吸入的是经过过滤的烟雾，剩下大部分未经过滤的烟雾，就成为了“二手烟”。二手烟由两种烟雾混合而成：侧流烟和主流烟。侧流烟指的是直接从纸烟、雪茄或者烟斗里飘出的烟，主流烟则是从吸烟者嘴里吐出的烟雾。

　　二手烟中，有大约250种有毒物质，其中至少69种致癌，金属、烟草特有亚硝胺及多环芳烃等有害物质。据世界卫生组织报告，烟草每年使全球800多万人失去生命，其中，有120万非吸烟者死于二手烟暴露导致的疾病。同时二手烟暴露也是导致冠心病的重要因素。

　　三手烟其实来源于二手烟，但是比二手烟成分要复杂。“三手烟”是指附着在衣服、墙壁、地毯、家具甚至头发和皮肤等表面的残留烟草烟雾，所含的有毒成分包括氢氰酸、丁烷、甲苯、砷、铅、一氧化碳以及超过十种高度致癌的化合物。

　　三手烟会附着在接触到的任何物体上，且随着时间的推移而累积，可以渗入到地板和墙壁中，很难清除和清洁。此外，吸附在物体表面的三手烟还会重新散发到空气中，与氧化剂反应和其他化合物产生二次污染物。有研究表明，烟草烟气中残留的尼古丁会与环境中的一氧化二氮发生反应，形成致癌的烟草特异性亚硝胺。

　　二手烟、三手烟的危害有多大？

　　很多人认为，只要不在家人面前吸烟就不会对家人身体造成影响，但这种观点是错误的。相关研究指出，吸烟的父母就算不在他们的婴儿面前吸烟，却仍然从婴儿尿液中验出尼古丁的代谢物可丁宁，其含量是一般婴儿的5.58倍。

　　吸二手烟、三手烟的危害，可能比吸烟者还大！这是因为香烟点燃后外冒的烟与吸入的烟相比，一些致癌物质的含量更高，如一氧化碳含量高5倍，焦油和尼古丁高3倍，苯高4倍，氨高46倍，亚硝胺高50倍，这些物质被不吸烟者经鼻吸入呼吸道后，一样可损害气管上皮细胞，诱发癌变。

　　对女性来说，长期暴露在二手烟下可导致容颜早衰、月经紊乱、雌激素低下、骨质疏松，严重的还将引发宫颈癌、子宫癌等疾病。

　　儿童更易受到三手烟的危害，他们成天爬来爬去，嬉戏玩耍，经常接触到被污染的表面。由于婴幼儿和儿童体重相对成人低，免疫系统较脆弱，吸入这些有害物质后，最直接的后果就是引起婴幼儿的呼吸系统问题，如急性支气管炎、哮喘等。另外，环境中的烟草残留物，也可对儿童的神经系统、呼吸系统、循环系统等造成不小的危害。

图源：摄图网

　　如何尽量减少二手烟、三手烟的伤害？

　　如果无法避免经常暴露在二手烟或三手烟的环境中，可以通过以下几点措施，尽量减少二手烟、三手烟对自己的伤害。

　　开窗通风。在室内即使只吸一支烟，也需要开窗通风16个小时以上，才能使PM2.5浓度恢复之前的水平。除了开窗通风，室内还可以适当摆放绿植，必要时可使用空气净化器。

　　及时清洗衣物。若身边有人吸烟，不要在吸过烟的环境中长期停留，回家后应更换衣服且洗澡。及时更换可能存在三手烟的物品如衣物、窗帘、地毯、床上用品等，并且避免在室内留放吸烟用品。

　　多吃水果蔬菜。多吃富含胡萝卜素及维生素C的新鲜蔬果，适当喝些绿茶，这些食物有助于清除烟进入人体后产生的自由基，减少伤害。

　　远离吸烟者。在室外尽量少在吸烟场所逗留，尤其是婴幼儿、青少年及体弱多病者等特殊人群。外出旅游时，尽量选择待在无烟区。乘车时，选择无烟车厢；住酒店时，选择无烟的房间。

　　劝他人戒烟。如果避无可避，要对吸烟者果断说“不”，让他不要在公共场所吸烟。

　　癌症是多个因素综合作用的结果，吸烟只是其中的一个重要因素，但这是最重要的一个因素，又是一个绝对可以控制的因素，为爱人，为子女，为了身边的人，为了健康，戒烟吧！

　　来源：科技日报、中国疾病预防控制中心、生命时报、人民日报、科普熊猫、广东卫生信息

　　整理：刘雪洁

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）