盘点不同球类运动,谁是“球中之王”?******
近日,在世界杯比赛中
葡萄牙队3比2险胜加纳队
下半场,C罗通过点球
帮助葡萄牙队取得领先
图源:FIFA
被判点球后C罗亲吻足球
他闭上双眼,深呼吸
然后助跑、果断起脚
皮球势大力沉直窜对方球门
图源:新华社
C罗也成为历史首位
连续五届世界杯取得进球的球员
大家观看比赛时有没有想过
在如此多的球类运动中
足球的球速是最快吗?
哪种球飞得最远?
球速之“王”竟然是它?
所有球类运动无非是用手、脚、球棒或球拍击打球,球的尺寸、形状和重量差异使得它们具有不同的速度以及运动轨迹。
那么问题来了,在这些球类运动中,速度最快的是哪种球?是令人热血沸腾的足球,是挥汗如雨的网球,还是快得看不清轨迹的乒乓球?
图源:摄图网
答案其实是外形最不像球的羽毛球。
目前吉尼斯官方认可的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁,2017年1月10日,在印度羽毛球超级联赛上,科丁在正式比赛中杀出一记速度高达426 公里/小时(约118 m/s)的杀球。这意味着什么?这个记录中羽毛球的最高速度,比“复兴号”动车组列车最高运行时速(400公里/小时)还要快。
图源:Physics of ball sports各种球类运动的最高运动速度
羽毛球为什么能飞得那么快?原因其实并不复杂,主要是因为羽毛球比较轻(重量只有5克),并且球拍足够长(不超过680mm)。
图源:Annu. Rev. Fluid Mech 各种球的尺寸、重量及速度等基本参数
球体在空中的运动往往只受到空气阻力和重力的作用,它的速度一般只会逐渐减小(篮球等例外)。想要获得最快的运动速度,球体需要在离开运动员接触的瞬间获得最大的加速度。相对于网球、足球和其它球体,羽毛球非常轻,因此同等大小的力在它身上则会产生更大的加速度。
图源:Physics of ball sports 高尔夫球和羽毛球的挥拍动作
最能“飞”的球——高尔夫球
高尔夫球是飞得最远的球,单次击球可以移动200米以上,标准高尔夫球场,一般布置18个球洞,总长度要控制在6002~6400米,球场面积50~75公顷(1公顷=10000平方米),实际大小要根据球场的地形来确定。
不仅如此,高尔夫还走出了地球,成为了首个星际间的球类运动项目。1971年2月6日,执行阿波罗14号任务的宇航员艾伦·谢帕德(Alan Shepard)挥动球杆在月球上打起了高尔夫球,从而使他成为有史以来第一位,也是目前唯一一位在月亮上打过高尔夫球的人。
图源:NASA 正在月球打高尔夫球的宇航员艾伦
高尔夫球有一个让人大跌眼镜的现象:越是光滑的高尔夫球,越是飞不远。
我们都认为,球形是最完美的形体,表面越是光滑,则在飞行的过程中,球面与大气的摩擦就越少,同等用力的情况下,理应飞得越远。但是,高尔夫球不是这样。
图源:《高尔夫50年》高尔夫球的变迁
毛根海教授所著《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇使用“水滴型”外形就是为了减少形状阻力。
图源:科普中国
如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。球上的无数小酒窝,它可以起到让空气紧贴球面的作用,这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的位置时才产生分离。
图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott
最受欢迎的球类运动——足球
无论是从影响力、参与人数还是赛事热度来看,足球都是当之无愧的世界第一运动。不过今天既然讲到球速和形体阻力的问题,那么我们也一起来看看足球缝线对足球轨迹的影响。
图源:百度百科
普天同庆足球是2010年南非世界杯决赛阶段设计的新款足球,也是最近几届世界杯中,最饱受批评的一个足球。在它还刚刚面世时,生产厂家就宣传说:这个球只用了8块表皮就将足球拼接完成,完美地包住了内胆,这是史上最圆的足球。
然而,这颗球却是守门员的“噩梦”。空气动力学家梅塔博士提出,“粗糙度的大小,决定了出现‘蝴蝶球效应’的最佳临界速度是多少。”
蝴蝶球轨迹蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没有旋转,从而导致它的飞行轨迹不可预测,守门员很难判断。蝴蝶球的原理是球表面上有缝线,在飞行过程中,气流经过缝线时,会产生更多湍流,由于左右不对称,湍流增加了球侧面的偏转力。尾流左右摇摆,飞行飘忽不定,如飞舞蝴蝶。
图源:中国科普博览常规足球通常将32块球面通过缝线拼合而成,缝线的总长度以及缝线的深度决定了足球的光滑度,缝线越多越粗糙。常规足球一般在48公里每小时球速时才会产生最大化的“蝴蝶球效应”。
而普天同庆足球,由于其总缝线长度很短,导致其成为当时最光滑的足球,经过空气动力学试验,人们发现,在80~88公里每小时球速时,普天同庆才会产生最大化的蝴蝶球效应,而80公里左右时速恰恰是射门,以及任意球的典型球速。
END
资料来源:央视科教、科普中国、中国科普博览、知乎
整理:董小娴
筑牢互联网关键资源的基础******
【乌镇观察】
光明日报记者 王禹欣 张晓华
当前,全球互联网产业发展正经历一场全局性、战略性、革命性时代转型。包括域名、关键数据、网络基础设施等互联网关键资源,承担了互联网标识、地址和路由等关键核心功能,是全球互联互通、网络空间安全稳定的重要基石。
本次世界互联网大会,首次举办“构建透明、可信的互联网关键资源管理体系论坛”,为构建透明可信的互联网关键资源管理体系、释放互联网发展新动力建言献策。
巩固网络发展的根基
互联网是最重要的现代化基础设施之一,正在成为新一轮科技革命和产业变革的关键支撑和重要保证,推动我国科技创新、数字经济和现代产业体系的可持续发展。统计显示,截至2022年6月,我国网民规模已达10.51亿人,互联网普及率达到74.4%,远超全球平均水平,我国正在从网络大国向网络强国阔步迈进。
“互联网核心技术是我们最大的利益。”中国工程院院士吴建平说,“网络空间核心技术体系是网络空间命运共同体的重要支撑,只有掌握下一代互联网核心技术,才能真正筑牢未来网络空间命运共同体的牢固基础。”
互联网域名系统国家地方联合工程研究中心主任毛伟表示,从互联网体系架构出发,可以简单地将互联网分为物理设施层、基础资源层和应用层三层结构。其中,物理设施层是由计算、存储、网络共同构建的底层支撑,好比“信息高速公路”;应用层是金融、政务、社交等基于互联网形成的各种应用,就像跑在高速公路上的汽车;基础资源层则类似于两者之间的导航系统。
“‘导航系统’一旦失效,就会面临断网风险。因此,互联网关键资源常被称为‘网络根基’,关系到互联网发展的基础。”毛伟解释。作为网络空间的“导航”,DNS已经超越最基本的解析功能,成为涵盖网络空间关键技术资源、软件系统在内的支撑全球互联互通共享共治的重要基石。
“从核心技术突破的角度来看,下一代DNS要向数据赋能、全面感知、可靠传输、智能分析、精准决策升级,进一步筑牢数字经济重要网络根基。”毛伟说。
释放数据要素价值
“如何更好支持数字经济发展”成为互联网关键技术发展的关键之问。
面对不断升级的网络安全挑战,DNS的技术适配与升级成为当务之急。数字经济的高质量发展、新一代信息技术的深化应用,同样需要DNS技术的创新突破。
网络空间也是全球数字经济的生存和发展空间。在伏羲智库创始人李晓东看来,从DNS到DIS的转变是数字化发展的方向。“互联网不仅为全球范围内主机的互通互联搭建了桥梁,更为数字化数据采集、交换与传输提供了基础,承载了数字经济中的要素流通,对数字经济发展至关重要。”李晓东说。
信息化进程包含数字化、网络化和智能化三个阶段。其中,数据与应用结构是信息化竞争的必然趋势。数字经济、数字政府、数字文化等,都是数字化发展应用的重要方面,也是互联网发展的重要方向。“从网间互联到主机互联再到数据互联,盘活数据要素去释放数据价值,是互联网关键资源的发展趋势。”李晓东说。
夯实网络安全防线
互联网的发展,不仅便利了人们的生活,也带来了潜在风险。随着技术的不断进步,网络攻击者的攻击方式更加先进、成本不断降低,网络钓鱼、恶意软件、供应链攻击等攻击行为,严重危害了人们的日常生活与产业发展。
“管理互联网关键资源时,共担安全责任非常重要。”亚马逊云科技副总裁保罗·卫克玺呼吁共担互联网关键资源的安全责任,“它源于人们的基本常识——修得好栅栏,收获好邻居——明确的边界可以防止混乱的产生。”
进入数字文明时代,网络安全的概念难以涵盖数字化技术带来的各种新挑战,所以需要升级为数字安全。“保障网络安全,要有‘上山下海’的劲头。”360集团创始人周鸿祎表示,要推动数字经济与实体经济融合发展,让中小微企业在数字化的过程中得到基础的安全保障。
十年来,我国网络安全工作水平显著提升。“网络安全为人民、网络安全靠人民”深入人心。中国网络空间发展治理实践证明,世界各国都可以找到适合自己的互联网发展治理之路。
《光明日报》( 2022年11月10日 11版)