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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

挑战桥梁建设难关的“巾帼英雄”——记贵州公路集团总工程师张胜林******

　　【劳动者风采】

　　光明日报记者 吕慎 陈冠合

　　很难想象，一位看似柔弱的女子常年跋涉在人迹罕至的山川峡谷间，指挥建造起一座座巨大的桥梁。贵州公路集团总工程师张胜林就是这样一位巾帼英雄，她怀着改变家乡面貌的初心和使命，风雨无阻，矢志不渝，足迹遍布黔山贵水。

　　生在贵州的张胜林从小就对家乡千沟万壑、交通闭塞有着刻骨铭心的记忆，梦想着有一天能飞出大山。高考时，本来想学生物工程的她却被北京工业大学交通工程专业录取，从此就跟钢筋水泥打起了交道。

　　20世纪90年代初，正值北京城市交通蓬勃发展的时期，张胜林经常跟着老师和专家来到立交桥的施工现场，巨型的机械、构件，让她大开眼界。“那时我就爱上了造桥这项工作，迫不及待想把学到的知识用到家乡的建设中！”

　　1993年，刚毕业的张胜林作为一线技术员，参与了贵州省瓮安县江界河大桥建设。第一次去现场，为了寻找最佳的设备安装位置，她徒手爬上高梯，任务完成了，腿还在颤抖。

　　彼时，技术人员少之又少，张胜林一个人承担了项目测量、质检等多项工作。从底模制作、施工放样到安装模板、绑扎钢筋，再到浇筑混凝土、构件安装，每个工艺工序，她都在场。

　　大桥建成，张胜林坐在山岭高处，望着桥上的汽车和行人，幸福感让她忘却了时间，一坐就是几小时……江界河大桥就这样开启了她的梦想之门。

　　建设重庆江津观音岩长江大桥时，由于长江水流湍急，大吨位浮吊无法到达桥位区。她连续熬夜几十天，写下了一本密密麻麻的技术手册，创造出“门式浮吊拼装钢围堰施工工法”，不仅在长江上创造了一个枯水期完成深水基础施工的新纪录，还为该项目节约资金1158万元。

　　建设广州新光大桥时，没有可借鉴的资料，经过艰苦思索、反复试验，张胜林提出了一项新工艺——“拱肋大节段提升安装技术”，对推动行业吊装技术进步具有重大意义，该桥也获得了“詹天佑奖”和“鲁班奖”。

　　“赶上贵州交通发展的大好时机，我是幸运的。”张胜林说，党的十八大以来，在脱贫攻坚伟大事业的带动下，贵州高速公路、高速铁路建设进入了前所未有的繁荣期。

　　“我们贵州的造桥人都有创新基因，因为这里的每一座桥梁都像一件独一无二的艺术品。不仅外观造型不一样，更重要的是桥位区地形地质条件千差万别，设计施工都得拿出与众不同的方案。”

　　贵州大小井特大桥是世界最大跨径的上承式钢管混凝土拱桥，桥台所在山坡峰顶与河底相对高差约250米。张胜林带领团队运用大数据技术，实时数据远程自动传输、存储和报警，实现了塔架自动纠偏和索力自平衡。

　　在建设世界第一混凝土塔高的三塔斜拉桥——贵州平塘特大桥这一世界级工程建设及技术研究中，她组织研发了缆吊与扣挂自动化控制系统，实现了桥梁缆吊和扣挂施工智慧化和精细化施工，平塘特大桥也荣获第38届国际桥梁大会（IBC）古斯塔夫斯·林德撒尔奖。

　　30年来，张胜林参与和主持建造的大小桥梁不计其数，获得两项国家级工法、5项发明专利。她先后被评为全国劳动模范、全国三八红旗手、十大桥梁人物，被誉为“桥梁艺术家”“桥梁女神”“最美造桥人”。

　　“困难只能吓倒懦夫懒汉，而胜利永远属于敢于攀登科学高峰的人。”张胜林说，“每当遇到困难时我总用茅以升先生这句话激励自己，新时代呼唤无数迎难而上的科技工作者，我愿意成为其中一员。”

　　《光明日报》（ 2023年01月05日 04版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）