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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

上博东馆打造“开放型博物馆”******

　　在浦东新区花木社区，上海博物馆东馆正拔地而起。

　　步入场馆内部，与常见的博物馆不同，这里采用了开放式设计，其中多处设计别有洞天。

　　据了解，上博东馆预计今年年底开门迎接参观者。

　　“不像传统博物馆”

　　上博东馆建筑高度近45米，地上6层包括展示陈列、公众服务、库房及办公用房；地下2层则主要为学术报告厅、影院、活动教室等。

　　许多人印象中的博物馆，一般都采取了封闭式设计，大量采用人工照明，光线昏暗，而且空调温度偏低。据业内人士透露，其中重要原因是要确保文物安全。一些参观者趣言，“走进博物馆，就像走进尘封的历史”。

　　但许多经过上博东馆的人，对这一建筑的第一印象是“不像传统博物馆”。据介绍，外立面蜿蜒起伏的曲线，在设计上暗合上海这座城市“海陆交汇”的地理位置，也象征“勇立潮头”的精神。建筑内部设计与功能组织，也一改常见的博物馆封闭式流线设计，与城市空间有了更紧密的联系，力图为市民带来一座“开放型博物馆”。

　　走进上博东馆一楼连廊区域，顶部是一个174平方米的椭圆形玻璃穹顶，40米挑高的大厅，顶部玻璃穹顶达632平方米，建筑四面都设置了一定高度的玻璃幕墙，还有敞开式空间与外界连通，阳光能从四面八方透进博物馆内。上海博物馆馆长褚晓波表示，“我们在符合文物保护要求的前提下，希望有自然光透进来，这样观众在博物馆里参观会有多样性的感受。”

　　上博东馆西临杨高南路、北至世纪大道、东面是丁香路，与上海科技馆、东方艺术中心隔街相望。观众在博物馆里，不再仅仅是“进入尘封的历史”，也能从不同角度远眺城市景观、感受城市的脉动，让历史与当代生活交流共鸣。

　　据悉，由于建造年代等原因，上博人民广场馆没有设计专用通道，文物运输一般在晚上。而上博东馆将设置员工、文物专用通道，与观众通道分开，在不打扰观众参观的情况下大大提高文物运输的安全性。据透露，过去布展时曾发生过的拆门以搬运大体量文物的情形将成为历史。

　　多处设计“别有洞天”

　　一些途经上博东馆的市民发现，透过长方形外立面镂空的开放空间，能看到中间环绕而上的坡道。

　　据了解，这其实是一种传承。1996年开放的上博人民广场馆，建筑造型一大亮点是方形基座上托起圆柱形顶部，取“天圆地方”之意。而东馆的建筑主体呈矩形体块，中间嵌入圆形的旋转坡道，也是方和圆的结合。

　　东馆中间这一旋转坡道，其实是三楼通向五楼的休闲步道，开放后，这一巨型的旋转坡道很可能会成为上海新晋“网红打卡点”。

　　在靠近旋转坡道的区域，开放度更高，未来将开设一个针对少年儿童的探索宫。据透露，不同于一般的文物展厅，上博将在探索宫里融入“探索”理念，推出将人文、艺术、文明等内容结合在一起的项目，帮助少年儿童学习知识、拓展眼界、丰富体验，启发他们的探究性思维。

　　占地数千平方米的五楼露天区域则将复制仿造一组江南园林建筑，也是室内展厅向室外的延伸。观众在四楼展厅参观完江南文化主题展，可以步行至五楼，在园林的亭台楼阁之间眺望周围的城市脉动。上博颇受欢迎的“博物馆奇妙夜”活动，今后也将安排在这里举行。

　　上海博物馆前任馆长杨志刚曾透露过一段趣事：他在医院看病时，医生看到其病历卡上显示单位是上海博物馆，于是跟他说，“第一次谈朋友的地方就在你们上博。”

　　这让杨志刚感慨，未来观众除了参观展览，还能在博物馆空间里享受休闲、社交、餐饮等更多体验，“博物馆的功能应该是复合的，这就要求在建筑的布局、空间的营造里把它们充分考虑进去，让观众喜欢来且愿意经常来。”

　　“发掘呈现上海的文化”

　　据了解，上博东馆有大小展厅20余个，还设有大量教育体验场地，展示陈列区面积达3.36万平方米，预期每年观众接待量达500万人次。

　　据褚晓波介绍，上海博物馆以打造“世界顶级的中国古代艺术博物馆”为发展目标，上博东馆的建设也将坚持这一定位。未来将在上博东馆构建起以中国古代文化主题为核心的展陈体系，以常设展为主，为观众呈现海内外体系完整、脉络清晰、史料翔实、叙事生动的中国古代艺术通史陈列，以及海派与江南文化、中外文化交流、互动体验四大系列。其中，青铜馆、书法馆、绘画馆、印章馆是海内外唯一的常设通史陈列场馆。

　　“上海博物馆虽然是一个面向全球的博物馆，但是它既然扎根本土、位于上海，我们理应发掘呈现上海的文化。”褚晓波表示，未来在上博东馆举办的许多展览并不是按照文物材质来展示，而是按照主题来演绎，常设主题中的展品内容、角度会定期调整。（简工博）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）