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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

先立后破，加快建设新型能源体系******

　　先立后破，加快建设新型能源体系

　　——建设绿色低碳高质量发展先行区三年行动计划解读④

　　本报记者　张文婷　王建

　　能源领域是降污减排的主战场。加快能源绿色低碳发展，是推动经济社会发展全面绿色转型的关键。省委、省政府印发的《山东省建设绿色低碳高质量发展先行区三年行动计划（2023－2025年）》立足我省能源资源禀赋，提出加快新能源和可再生能源规模化发展，促进化石能源清洁高效利用，协同推进绿色低碳转型与能源供应保障。

　　“《行动计划》对山东建设新型能源体系作出了明确的规划，有目标、有步骤，思路清晰。”省生态文明研究中心主任、齐鲁工业大学（山东省科学院）二级研究员周勇表示，从碳中和长期战略考虑，未来能源主要由可再生能源、核能、储能组成，加上小部分配备二氧化碳捕集和贮藏设施的煤炭清洁热电联产能源设施，山东近三年在可再生能源和核电方面重点发力，既有创新性，也有前瞻性。

　　《行动计划》提出，坚持海陆并进、集散并举，加快推动可再生能源基地化、大规模、高比例发展。在海阳市，省内首批海上风电项目之一的国家电投山东半岛南3号海上风电工程，自2021年并网发电以来，已稳定运行一年有余。依托半岛南3号风电场，全省首个海上漂浮式光伏示范项目建成，并发出了全球海上漂浮式光伏第一度电。“我们将打造海阳千万千瓦级海上风电、海上光伏基地，构建多业态融合发展新格局，探索多渠道绿电转化新模式。”国家电投山东分公司党委副书记、总经理郑海村表示。

　　推动非化石能源规模化发展是实现能源结构转型的必然要求。按照《行动计划》，山东将聚焦推进碳达峰、碳中和，更好发挥新能源在能源绿色低碳转型中的引领作用，以重大项目建设为支撑，加快推进海上风电、海上光伏、胶东半岛核电、鲁北盐碱滩涂地风光储一体化、鲁西南采煤沉陷区“光伏+”等五大清洁能源基地建设，推动新能源和可再生能源基地化、规模化跃升发展。同时，加快推进新型储能技术推广应用，在大规模风光基地、特高压落点等重点区域实施一批新型储能示范工程，不断提升新能源消纳能力。

　　近日，文登抽水蓄能电站1号、2号机组顺利投产发电。电站机组投运后可承担电网调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用和黑启动等任务，对保障电网安全稳定运行、促进清洁能源消纳、推动能源结构调整具有重要意义。“实现绿色低碳高质量发展，威海市有基础、有优势，我们将贯彻‘四个革命、一个合作’能源发展战略，稳步推进能耗‘双控’向碳排放总量和强度‘双控’转变。”威海市发展和改革委员会主任隋同朋表示，将加快文登抽水蓄能电站、“国和一号”等清洁能源项目建设，推动华能核电扩建、乳山半岛南和华能半岛北海上风电、HG32海上光伏等项目前期工作，积极发展核电、风电、光伏等产业，抓好清华大科学装置、能源互联网等建设，着力构建现代能源体系。

　　加快可再生能源开发利用的同时，煤电的兜底保供作用仍不可忽视。根据《行动计划》，山东将加快煤电机组更新改造，促进化石能源清洁高效利用。“我们坚持‘一机一策’推进‘三改联动’工作，先后完成一期两台机组高背压改造、二期两台机组低压缸切缸改造，机组发电的热效率为43%，供热的循环热效率提升到95%以上，实现了冬季发电与供热的灵活转换，可为30公里外的济南城区供热。”华电章丘公司党委书记、董事长赵永表示，作为济南东部重要的电源和热源点，公司将继续优化机组运行方式，促进煤炭清洁高效利用。

　　山东重化工业比重大，煤电比例高，煤炭消费量大，压减煤炭消费是重中之重。“确保经济发展所需要的能源供应，确保清洁能源对煤电的安全替代，确保经济发展所需要的能源成本不会大幅度上升，实现‘先立后破’是关键。”周勇认为，《行动计划》充分考虑有效利用过去已经建设完成的煤电机组，尤其是有较大供热需求的机组，并让这些机组发挥一定作用后适时退出，此举对于资源节约利用和绿色低碳发展具有重要意义。

　　建设新型能源体系，一方面要深挖自身潜力，另一方面也要借助省外优质资源。《行动计划》明确，强化能源跨区域合作。努力扩大“绿电入鲁”规模，加强与送端省份合作，积极参与国家大型风电光伏基地开发，加快陇东至山东特高压直流输电通道建设，不断提高输电通道中可再生能源电量比例，适时启动新直流输电通道研究论证工作。到2025年，年接纳省外电量达到1500亿千瓦时左右。

　　“深入挖掘省内可再生能源的消纳能力，同时充分考虑大规模外电尤其是绿电入鲁，加上核电的加快发展和热利用等，提升非煤能源比重，降低碳排放量，这样才能够真正体现先行区的形象和作用。”周勇表示，这其中需要科技的有力支撑，加强人才队伍建设，充分发挥市场规模推动创新，牢牢把握这些关键要素，将推动山东加快建成绿色低碳高质量发展先行区。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）