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
加快发展数字经济 助力提升产业链韧性******
作者:龚诗阳(北京师范大学经济与工商管理学院副教授)、李倩(北京外国语大学国际商学院副教授)均系北京市习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员)
党的二十大报告提出“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”。2022年中央经济工作会议也把“加快建设现代化产业体系”作为2023年经济工作的主要任务之一,并在五大政策组合中强调“产业政策要发展和安全并举”。经过改革开放四十多年的快速发展,我国已形成规模庞大、配套齐全的完备产业体系,成为全球唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家,在全球产业链中扮演着越来越重要的角色。然而,近年来受到全球经济增长放缓、地缘政治冲突等多重因素影响,我国产业体系也遇到产业基础能力不够强、产业链存在堵点卡点、部分关键技术受制于人等问题。只有加快建设现代化产业体系,打造完整而有韧性的产业链,才能把产业安全、经济安全、国家安全牢牢掌握在自己手中。数字经济在维护产业链稳定、增强产业链韧性中大有可为。大力发展数字经济,充分发挥我国海量数据和丰富应用场景优势,推动数字技术与产业链深度融合,对于发挥数字经济优势,构建自主可控、安全高效的产业链,提高产业链供应链稳定性和竞争力,加快建设现代化产业体系具有重要意义。
数字经济为增强产业链韧性提供坚实支撑
数字经济是以数据资源为关键要素,以现代信息网络为主要载体,以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力的新经济形态。党的十八大以来,我国高度重视发展数字经济并取得显著成就,数字经济对经济社会发展的引领支撑作用日益凸显。随着数字经济发展战略深入实施,数字经济已成为我国产业链安全和发展的坚实支撑。
发展数字经济,为增强产业链韧性提供数据支撑。数据是重要的生产要素,是国家基础性战略资源。充分发挥大数据的乘数效应,采好、管好、用好数据,能够激发产业链各环节潜能,了解和追踪产业链动态,提升风险应对能力。在企业层面,工业物联网的应用和普及,实现了研发、生产、经营、服务等全环节的数据采集,通过大数据分析,能够提升企业发展态势研判和精准管理水平,有助于提前预判和应对可能的风险。在产业层面,“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”的大数据思维与应用,已从数据基础较好的金融、通信等产业逐步向智能制造、数字农业等领域拓展。多级联动的国家工业基础大数据库和各类行业数据库的建立,促进形成供需精准对接、及时响应的数据共享机制,有助于分析预测产业链薄弱环节,形成产业链协同发展机制。
发展数字经济,为增强产业链韧性提供技术支撑。只有将数字技术的命脉牢牢掌握在自己手中,才能在技术研发上实现自立自强,从而在产业链自主安全方面掌握主动权。数字经济的发展与数字技术的发展相互促进,随着数字经济快速发展,我国数字技术的发展也日新月异,为产业链升级和现代化产业体系建设提供了新的技术路线。一方面,我国数字技术研发投入逐年上升,关键核心技术不断取得突破,带动关键产品技术创新能力大幅提升。例如,量子计算原型机等基础前沿领域取得原创性突破,人工智能等关键数字技术领域发明专利授权量居世界首位。另一方面,数字技术的应用促进传统产业全方位、全链条转型升级,企业研发水平和生产效率显著提升。推进传统产业的数字化改造,既可以通过更新技术和智能化设备提高劳动生产率,又可以通过提高信息和数据的准确性和整合效率激发创新。截至2022年6月,我国工业企业数字化研发设计工具普及率达75.1%。通过智能化改造,110家智能制造示范工厂的生产效率平均提升32%,产品研发周期平均缩短28%。
发展数字经济,为增强产业链韧性提供设施支撑。新一代数字基础设施是推进产业数字化的基石。党的十八大以来,我国数字基础设施实现跨越式发展,为产业链自主安全提供坚实支撑。在信息基础设施方面,我国已建成全球最大光纤和移动宽带网络,2021年光缆线路长度已达5481万公里。截至2022年7月,我国已许可的5G中低频段频谱资源总量位居世界前列,累计建成开通196.8万个5G基站。网络基础设施全面向IPv6演进升级,2021年互联网普及率已提高至73%,覆盖10.32亿人。这些数字基础设施的建设,将国内超大规模市场优势和人口红利有效转化为数据红利。同时,我国在算力基础设施方面居世界领先水平,构建了全国一体化的大数据中心体系。截至2022年6月,我国数据中心机架总规模超过590万标准机架,建成153家国家绿色数据中心,建成一批国家新一代人工智能公共算力开放创新平台。信息通信网络和算力基础设施的快速发展为产业互联网、工业互联网、车联网等发展提供重要设施保障,为产业智能化改造和数字化转型奠定了坚实基础,有力确保了产业链的自主可控。
数字经济赋能产业链韧性的重点领域
当前,数据作为关键生产要素的价值日益凸显,数字经济正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。我国在数字经济方面具有良好基础和显著优势,必须牢牢抓住数字技术发展主动权,加快发展数字经济,维护产业链的安全稳定、自主可控,加快推动现代化产业体系建设。
以数字经济进一步促进不同产业协同发展。目前我国产业链在行业方面形成了较为完整的布局,我国也是全球唯一拥有制造业全产业链的国家。为更好提升产业对抗不确定性的能力,必须加速推进产业数字化和数字产业化,分行业精准施策,锻长板补短板。对产业链进行系统梳理,摸清关键核心技术和零部件的薄弱环节,预先做好顶层设计。重点行业应聚焦战略前沿领域,集中优质资源合力攻关,增强产业链关键环节竞争力。培育发展先进制造业和战略性新兴产业,如智能制造、云计算、工业软件等,推动数字产业集群化发展,释放数字对经济发展的放大、叠加、倍增作用,持续提升产业集群辐射带动能力。
以数字经济进一步促进不同区域协同发展。党的二十大报告提出,深入实施区域协调发展战略,推动西部大开发形成新格局,推动东北全面振兴取得新突破,促进中部地区加快崛起,鼓励东部地区加快推进现代化。2022年3月,工信部、国家发改委等十部门联合发布《关于促进制造业有序转移的指导意见》,提出引导产业合理有序转移,充分发挥各地区比较优势,促进形成区域合理分工、联动发展的制造业发展新格局,维护产业链供应链的完整性。数字经济在优化地区产业结构,促进区域协同发展中具有重要作用。一方面,数字化基础设施的建设为实现产业跨地区转移提供坚实基础。国家的“东数西算”工程,通过在资源、电力、自然条件等方面具有优势的西部地区建设数据中心,将东部算力需求有序引导到西部,并带动相关产业有效转移,有力地促进了东西部协同发展,为延展产业链条和维护产业链安全提供坚实基础。另一方面,数字化产业带形成的数字化网络体系,突破了行政区划,呈现出区域集中与全国分散并存的格局,集聚联动效应明显,能够深化跨区域的大范围协作。
发挥数字经济优势,促进国内循环和国际循环。通过发展数字经济,可建立实时在线的数字化市场,打破时空限制,促进供给和需求的高效匹配,畅通国内国际双循环。在国内循环方面,数字经济有助于推动高质量全国统一大市场的建立,更高效地推进国内超大规模市场中的资源整合和业务融合,协同产业链上下游,更好释放规模效应。在国内大循环的支撑下,大力发展数字贸易和电子商务,深化产业链国际合作,有效利用全球要素和国际市场资源,推动数字技术和贸易活动深度融合,通过平台经济等引领数字贸易加快发展、促进产业链升级重构,催生新的产业增长点。随着我国数字贸易和跨境电商的发展,必将进一步扩大高水平对外开放,提升我国产业链国际竞争力。
《光明日报》( 2023年01月10日 11版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)