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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

（新春走基层）20米高空的“点灯人”******

　　中新网广州1月18日电题：20米高空的“点灯人”

　　作者欧阳文强刘欣彤郭军

　　“灯亮啦！灯具亮度正常！”1月17日20时30分，中国铁路广州局集团有限公司广州供电段电力线路工工长胡永机喊道。这是该段电力线路工们利用白天灯桥停电时段，对广州南动车所站场4座灯桥、250盏灯具，以及开关箱、线缆和支撑装置等部位进行专项维护，夜间到现场对灯具照明情况进行确认。

广州供电段电力线路工工长胡永机与同事吴伟志正在对灯具进行专项维护作业欧阳文强　摄

　　在20米的高空上，行走在长100余米、宽不足1.5米的镂空钢筋灯桥，并在上面进行巡视和维护灯具，是常人难以完成的工作。在这座空中连廊上，起风时，桥面会轻微地晃动，每一步都比在地面上走得要艰难，加之近期春运期间天气较为湿冷，灯桥上的风吹到脸上仿佛刀刮一般刺痛。每当走动时，灯桥晃动就更为明显，但是身经百战的电力工长李志贤和技术能手吴伟志在上面却如履平地。

　　“第一次站在灯桥时，我其实挺害怕的，脚迟迟不敢迈出第一步。李工长鼓励我别往下看。当时我看他在前面如同走在平地上，才鼓起勇气，敢慢慢迈出一小步。现在次数多了，也就不怕了。”吴伟志腼腆地说道。

吴伟志正爬上20米高的灯桥欧阳文强　摄

　　在走到指定位置后，工长胡永机便熟练地打好安全带，从袋子中掏出工具开始检查，“广州南动车所站场这里4个灯桥，上面的每一盏灯我们都要认真检查，确保安全。”检查完一处，他就拉开工具包的拉链，小心翼翼地将扳手装进去。因为灯桥的走廊由一根根钢筋组成，完全是镂空的，因此绝不能掉落任何物品。工作时必须全神贯注，丝毫马虎不得。

　　灯桥是站场作业人员夜间的“眼睛”，如果灯不亮，作业人员就无法看清站场，检修、调车等作业将难以进行，列车就难以准时安全出行。

　　“拆除或安装一盏灯要不停地旋拧螺丝上百次。这座灯桥除了维修坏了的灯之外，我们还要对其他能正常照明的灯进行检查，这样下来，其实工作量也不小，对体力也是一种考验。”陈桂平边拧螺丝边说道。在彻骨寒风下检查了3个多小时，胡永机和陈桂平才完成了整座灯桥的检修，脱下手套擦了擦额头上的汗，才发现手都冻红了。稍微暖了一下手后，两人又赶紧戴上手套，爬下20米高的灯桥，往下一座灯桥走去。