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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

“全球战斗舰”难以撑起“全球英国梦”******

上图：26型护卫舰“格拉斯哥”号。资料图片

　　近日，英国海军的首艘26型护卫舰“格拉斯哥”号举行了下水仪式，并将在完成舾装后开展海试，预定于2028年前正式服役。保持“全球抵达”能力的海军，一直被英国视为维持其“全球影响力”的重要支柱。而26型护卫舰早在研发期间，就被英国防部冠名为“全球战斗舰”。然而，这款新型战舰，真能支撑起英国近几届政府所宣扬的“全球英国”战略构想吗？

　　客观而言，26型护卫舰在设计和性能上确有可圈可点之处，是一型瞄准了“全球作战”目标打造的多用途水面战舰。

　　首先，自持力与续航力较出色。作为“护卫舰”，26型护卫舰标准排水量约6900吨，几乎与美军“阿利·伯克”级驱逐舰和英军45型驱逐舰持平，可满足长期远航的物资储备需求。较一般护卫舰30天的自持力，26型护卫舰自持力可达60天，最高航速超过26节，以15节航速航行，续航力约为7000海里。

　　其次，能遂行多种作战任务。26型护卫舰问世的主要目的，是替换老旧的23型护卫舰、担纲英军航母编队的反潜主力，其集多种本领于一身，能分担兼顾防空反导和对海对陆打击等任务，且采用模块化设计，可根据作战需求进行改装。

　　再次，与盟友海军的互通性和协同性较好。除英国外，同为“五眼联盟”和英联邦国家的澳大利亚及加拿大，均已选择26型护卫舰的出口型作为本国新一代护卫舰的基本平台，分别采购了9艘和15艘；新西兰也有望订购2至3艘。这意味着，26型护卫舰较易获得这些国家海军的保障和配合，从而提升执行任务的能力与效果。

　　然而，纵观26型护卫舰项目推进进程，却堪称当代各海军强国中“拖（工期）、涨（预算）、降（性能）、减（数量）”的典型。

　　英海军原计划用26型护卫舰“一对一”地替换13艘23型护卫舰，然而其性能指标需求与控制成本的原则相悖。单艘26型护卫舰仅船体建造成本已高达约16亿美元，比原计划攀升了3倍多，为此不得不缩小建造规模，目前仅实际开工3艘。2022年11月，英国敲定了第二批次5艘舰的建造合同，但据英国国防部披露，即便进展顺利，英海军最快也要到2035年才能拥有8艘26型护卫舰。结合目前英海军只有6艘45型驱逐舰来看，按照三分之一的“战斗出动率”计算，届时仅能勉强凑出一个航母战斗群的驱护舰配置。

　　此外，26型护卫舰存在不少技术短板：其动力系统中使用的燃气轮机，与“伊丽莎白女王”级航母和45型驱逐舰相同，而它恰是故障频发、导致战舰不时停摆的“罪魁”；其装备的“海上拦截者”防空导弹系统，拦截弹由“阿斯拉姆”空对空格斗导弹演化而来，不仅尺寸“迷你”，最大射程也仅有25千米。计划为该型护卫舰配备、由英法联合研发的新一代反舰导弹系统，也迟迟未见踪影。

　　26型护卫舰处境尴尬的深层次原因，是英国日益没落的制造业和海军经费拮据。“格拉斯哥”号的下水，与“伊丽莎白女王”级航母的巡航一样：看似华美的一抹光彩之下，映射出的只是“日不落帝国”积重难返的日落残阳！（海　镜　李新宇）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）