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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

走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全******

　　(新春见闻)走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社武汉1月9日电 题：走近中国高铁“探路先锋”：“隐形”守护旅途安全

　　中新社记者 张芹

　　46岁的任会勇一天的工作往往从后半夜开始。当大多数人还沉浸在梦乡时，他已经和同事们踏上飞驰的列车，为即将开始的载客运行探路、排险。

　　自中国高铁开通以来，每天正式载客运行前，每条线路都会开行一趟无旅客的空跑列车，对线路、桥梁、接触网和信号等设备进行检查确认，排除安全隐患，繁忙的春运期间更是如此。

　　在武汉高铁工务段，共有16名添乘员，负责11条线路开行前确认工作，任会勇便是其中一员，他们常被同事们称为高铁“探路先锋”。

　　9日凌晨5时许，中新社记者抵达武汉站。身着工装的任会勇已背上装有设备、仪器的双肩包，准备就绪。当天，他的任务是搭乘京广高铁DJ5909次列车，由武汉站前往长沙南站，沿途排查武汉工务段管辖区域线路运行状态。

　　踏入司机室，任会勇熟练地拿出检测列车行驶平稳度的便携式添乘仪，将其固定在司机驾驶位后方，行车记录仪则被安装在挡风玻璃上，一旁的工作手账里已详细注明当日班次信息。

　　6时整，周遭依然一片漆黑，确认车准时从武汉站发出，以350公里时速一路向南奔驰。

　　线路是否有异物入侵、隧道进出口有无塌方和落石、风向是否影响列车平稳、轨道两侧保护区内是否有危险施工……任会勇全程站立在驾驶员一侧，全神贯注目视前方，并通过身体感受列车晃动幅度，借助仪器数据变化，分析是否存在隐患，及时向调度指挥中心汇报。

　　列车灯的照射下，车厢外路灯、楼宇飞速从眼前闪过，冬季多发的“团雾”也为观察瞭望带来难度。任会勇目不转睛地盯着不断延伸的铁轨，生怕错过任何一处通过地段的观察。

　　“已经形成了条件反射，只要不属于铁路设备的物体，大脑就能迅速做出判断。”8年的添乘工作，让任会勇练就了“眼观六路、耳听八方”的本领，沿途桥梁、隧道、岔口更是熟稔于心。在任会勇看来，添乘员最考验的是责任心和细心，列车高速行驶过程中，线路上有任何细微的异常，都可能影响到运行安全。

　　上午9时许，确认车返回武汉站。站台上，任会勇与涌动的春运人潮擦肩而过。

　　无数如任会勇一样的“探路先锋”，一如既往地往返于中国广袤的铁路版图上，为旅客安全出行保驾护航。(完)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）