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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

接档《如果国宝会说话》，看《奇妙中国》用童话视角打开“中国科技新国宝”******

　　如果用童话视角打开科技世界，走进超级工程的心脏，揭秘核心技术的精髓，会是怎样一种别开生面的奇妙体验？

　　由中央广播电视总台央视频出品，开年特别策划推出的系列纪实短视频节目《奇妙中国》，将接档《如果国宝会说话》，于1月11日-1月20日每晚19:55档在CCTV-9播出，并在央视频、央视网全网首播。节目由央视娱乐传媒、青岛城市传媒联合出品，并由总台记者王冰冰为超级工程倾情代言，以讲述者的视角带观众踏上这场“科学精神的奇妙之旅”。

　　作为总台旗舰平台央视频2023年度重磅融媒体项目，《奇妙中国》将以每集五分钟的体量向观众呈现近十年来举世瞩目的中国工程与科学成就，是一系列关于超级工程的童话故事。节目秉持总台“思想+艺术+技术”的创作理念，首次将宏观视野、微观表达、童话叙述创新融合，在展现科技魅力的同时，将科学带给生活的变化和意义，生动有趣地呈现在屏幕上。

　　模拟童话叙述，第一视角走进“工程心脏”

　　如何诠释科学带给人类的非凡变化？《奇妙中国》在故事讲述上开辟出一条童话叙述的全新思路，从人文和命运共同体的角度照见科学成就。节目通过总台记者王冰冰的讲述，从第一视角带观众走进大国工程背后奇妙的科技世界，用描摹童话故事的口吻揭秘近年来中国出现的“工程奇迹”，营造出科学带给人类的奇妙感。

　　首次播出的十集节目，涵盖航天、航海、新能源、新基建等十个不同领域的重大工程——探索中国航天深空探测的奥秘，感受“超级火箭发动机”的冰与火之歌；解锁黑暗地下世界的开路先锋，见证“地下建设者”实现遁土而行的超凡想象力；寻访如同现代艺术装置的发电设备，在“新蒸汽时代”看见“超超临界”的神奇与高效；走进戈壁沙漠深处，领悟“光能24小时”中人类捕捉光线、获取能量的最初梦想。此外，还有让人类实现贴地飞行的“磁悬浮列车”，在数字信息时代处理海量信息的“超级数据库”，用科技让人们实现共同发展的“环沙漠铁路”……跟随王冰冰的视线，《奇妙中国》将为大家集中呈现一幅立足当下、展望未来的中国发展新图景。

　　刷新视听语言，微观表达触摸“科技之美”

　　如何演绎科技想象中蕴含的浪漫色彩？《奇妙中国》在表现手法上用影像语言触摸超级工程的深层肌理，在细节中展现科技之美，在逻辑中突显科技之力。节目通过微观视点下的特殊视效以及富有童话色彩的拟人化语言，创造出一套独树一帜的视听语言风格。

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　　作为一部讲述中国工程与科学成就的人文科学类纪实短视频，《奇妙中国》用童话般的视听语言对准大国重器，讲述中国科技故事，在以小见大、引人入胜的微观表达中，捕捉到科技作为人类机能延伸的浪漫色彩。节目将如同一张张“小而美”的中国科技名片，向世界讲述中国式现代化背后承托起人民幸福生活的“国之大者”，展现其中蕴含的中国智慧、中国力量和中国精神。