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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

放河灯，猜灯谜，观展览 京城美术馆奉上元宵文化盛宴******

　　本报讯(记者 王广燕)正月十五闹元宵，不妨到美术馆不负良“宵”。本周末元宵节到来之际，京城多家美术馆、博物馆延时夜间开放，并举办缤纷多彩的民俗体验活动，在传承中华传统文化、增强节日氛围的同时，为市民奉上了一道道文化盛宴。

　　“一口叙说千古事，双手对舞百万兵。”皮影艺术植根于民间丰沃的艺术土壤，是中华优秀传统文化的重要组成部分。2月4日、5日，在“影戏人间：陕西非遗皮影展”展出之际，中国工艺美术馆 中国非物质文化遗产馆将举办“欢天喜地闹元宵——陕西皮影专场”，来自陕西省的汪氏皮影演出剧团和华州创新皮影团及老腔团将带来《劈山救母》《老鼠偷油》《闹社火》等精彩演出，呈现传统和创新皮影的盛宴。

　　“张灯结彩过兔年”新春灯彩会正在中国工艺美术馆 中国非物质文化遗产馆举办，重现“元夜时，灯如昼”的元宵节盛景。活动汇聚了来自北京、山西、浙江、四川、福建、安徽等地的部分国家级、省级、市级、县级非遗花灯灯彩项目，众多传承人参与设计制作，主题多样，种类丰富，绚丽多姿。其中，高5米的“彩绘兔”、长达12米的“有凤来仪”等大型作品格外“吸睛”，2006年被列入首批国家级非物质文化遗产名录的仙居花灯、硖石灯彩及具有浓郁京味特色的北京灯彩等也极具观赏价值。

　　将一盏荷花灯放于池中，寄托新年美好的愿望，放河灯已成为南池子美术馆一年一度欢庆元宵的传统。今年的元宵节之夜，南池子美术馆将为入馆的观众免费发放元宵限定河灯，观众可以在指定区域放灯许愿。当晚，美术馆将在各个角落悬挂灯谜，让观众在夜游美术馆的同时，体会传统节日游戏的趣味。观众还可以欣赏到“唯物思维：首届国际当代材料艺术双年展”，通过来自五大洲的艺术家们带来的66件(组)作品，开启一场精彩纷呈的材料艺术之旅。

　　为丰富观众在春节期间的文化娱乐生活，中华世纪坛在多元主题展览之余，以家庭参与、共同感受为主旨，准备了丰富的非遗体验活动。元宵节当晚，北京时代美术馆也将特别邀请单立人喜剧旗下即兴喜剧团体“火锅即兴”来到展厅，让观众在美术馆内欣赏一场即兴戏剧演出。

　　此外，多家博物馆也宣布将在元宵节当天延时开放。北京石刻艺术博物馆当天将延时开放至19:30。北京艺术博物馆将延时开放至18时，并将邀请观众参与线上猜谜。据悉，上述部分活动观众需预约、付费参加。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）