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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

纪录片赋予硬核科技以浪漫诗意******

　　纪录片《鹤舞长江》剧照。中央广播电视总台供图

　　2022年12月20日，白鹤滩水电站16台百万千瓦机组全部投产发电。白鹤滩与乌东德、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站“串珠成链”，点亮了世界最大的清洁能源走廊，在新征程上为践行“两山”理念、落实“双碳”目标注入澎湃的绿色动能。纪录片《鹤舞长江》，全景式呈现了这项超级工程的诞生背景、建设历程，引领观众深度感受“绿色奇迹”背后的中国智慧、中国精神、中国力量。

　　世界首台百万千瓦水轮机组、世界最大的地下厂房、世界最“聪明”的智能大坝……白鹤滩水电站攻克了40项世界级难题，取得1000余项技术专利，机组实现100%国产化。这是我国水电装备制造从“跟跑”“并跑”到“领跑”的又一杰作。核心技术的突破，是攀登，也是接力。水电站历经半个多世纪选址、10年勘察设计、10余年建设施工，承载着几代水电人的光荣与梦想。《鹤舞长江》以选址筹建为开篇，用真实的镜头捕捉一个个闯关夺隘的动人故事，留下了弥足珍贵的影像资料和历史信息。

　　作为专业性极强的工程题材纪录片，如何用影像语言艺术地挖掘和呈现工程价值，让广大观众在震撼之余，激发起更多情感共鸣？该片做了诸多有益尝试。

　　以生动贴切的语言，呈现科技之美。一个超级工程，就是一件精美绝伦的工业艺术品，凝结着工程师们非凡的想象力与创造力。以一个铁球“借力打力”，实现上层爆破的同时，保护底部基岩；通过“雕刻师”级别的精准爆破，岩壁吊车梁一次成型，为庞大的地下宫殿打造出能承担万吨重量的坚实“臂膀”；以低热水泥破解“无坝不裂”的难题，成功筑成“无缝大坝”；为泄洪洞岩壁敷上一层光滑的“镜面”，阻断空泡效应，让“深水炸弹”无处栖身；以充满传统文化意蕴的“双龙戏水”出水口设计，巧妙消解泄洪势能……纪录片将科技术语转化为日常语言，以通俗易懂的表达诠释复杂问题，打破专业隔阂，赋予硬核科技以浪漫诗意。

　　以平凡动人的故事，书写奋斗之路。令观众印象深刻的，不仅是那座雄伟壮观、造型优美的大坝，更有数万名建设者和10万移民的无私奉献。前期负责勘探的工程师们冒着生命危险，徒步于垂直落差近千米、最窄处不足1米的白鹤驿道；河谷上空的7座彩色缆机中，清一色的女司机昼夜不停，以女性的细致与专注，累计吊送100万罐混凝土；移民工作者刘祖雄不顾病痛，翻山越岭，开展详尽的入户调查、制定安置方案，努力带领库区移民走出世代贫困……纪录片以工程建设为主题，但关键视角始终是人。工程建设过程中，朴实的奉献和真切的情谊，令纪录片充满温度和力量。

　　纪录片专门辟出章节，呈现工程配备的一整套完善的生态系统保护方案。乌东德水电站为洄游的鱼类量身打造“专用电梯”，白鹤滩水电站为两岸崖壁上的鸟儿栗喉蜂虎“乔迁新居”、为300余株古树逐个定制移栽方案……从江中到岸边，“生态优先、绿色发展”的理念落地生根、拔节生长。

　　在纪录片的最后一集，镜头离开白鹤滩，像坝中流泄的江水一般涌向长江、奔入大海。随着镜头，观众看到了沿线各地正在建设或运行的水面光伏、抽水蓄能电站、远海风电等多能互补的清洁能源体系。这是实现中华民族永续发展的不竭动力，也是我们饱含诚意、努力实现“双碳”目标的一个剪影。（周飞亚）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）