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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

“反向春运”：阖家团圆就是幸福年******

　　【春运进行时】

　　“明天开始我就不点外卖了。这张小餐桌终于能放一些父母做的美食了！”今年春节前夕，已经在北京工作6年的王冰柯终于如愿让父母答应从老家云南大理来北京过年。帮父母买完机票后，王冰柯就开始打电话约保洁，“平时工作比较忙，没好好收拾过家，过年前要来一次大扫除，干干净净迎接父母到来”。

　　提到春运，在许多人的习惯认知里就是节前集中回乡、节后扎堆返城的人口“大迁徙”。但如今，随着人们思想观念的转变，像王冰柯父母这样的“反向春运”旅客越来越多。“反向春运”也被称为“反向团圆”，是指年轻人将老家的父母和孩子接来自己工作的城市过年，节后再返乡。这一新潮的过年方式，子女可以不用顾忌放假时间、高速拥堵、票价高昂等因素，既可以尽到孝心，又能一家人团圆。

　　王冰柯告诉记者，作为常年在北京工作的外地人，过年的首选肯定还是回老家。但他家离北京比较远，春节假期掐头去尾在家也待不了几天，回大理的经济成本、时间成本都较高，所以今年王冰柯决定让父母来北京一起过年，顺便也可以带父母去北京周边的景点转转。

　　“就拿机票来说吧，如果我大年二十九或除夕从北京回大理，机票加税费需要2600元，但同时间段从大理飞北京的航班一张票只要不到600元，这样算起来父母两人往返机票加起来还不如我自己的一张单程票贵。”王冰柯表示，另外，春节期间大理的游客非常多，物价也随之上涨，在老家过年真不如在北京过年划算。

　　某旅行网站发布的2023春运出行预测报告显示，北京、上海、广州、深圳、杭州等大城市是今年“春运”的热门目的地，和常规意义下的热门航线相比，“反向春运”热点航线票价折扣力度非常大，票源也十分充足。与此同时，铁路部门也扩大了非高峰方向票价折扣优惠列车范围，为“反向春运”旅客提供了价格更加低廉的选择。

　　北京交通大学教授张晓东指出，“反向春运”这种现象的出现是多方面因素共同作用而成的。在客观上有春运运输资源倒挂的因素，一票难求的情况下，一些人开始反其道而行之，换一种过年团聚的方式。在主观上也折射出公众理念的转变，随着社会的发展，故土难离的观念逐渐淡化，越来越多的人开始认同，只要家人聚在一起，在哪里过都是团圆年。

　　此外，“反向春运”客流的增长，除了观念上的转变外，也和人口构成不无关联。中国城市规划设计研究院城市交通研究分院院长赵一新表示，春节的意义在于一家人团圆，上代父母往往养育了多个孩子，所以这些孩子们共同回到父母身边是团圆的基本模式。但如今独生子女比例很高，这类家庭中不论是孩子回到父母身边，还是父母来到孩子身边，对于团圆本身来说意义相同，所以许多这类家庭对于“回家过年”和“反向春运”都抱着开放的态度。

　　就交通运输的特性而言，南来北往、满载而归应该是其运力均衡配置和利益最大化的理想境界。交通运输部运输服务司相关负责人表示，交通运输部门对“反向春运”机票车票的打折优惠，就是其对乘客积极填补这种运力空档的一种经济引领，假如“反向春运”成为更多旅客的过年选择，受益的将不只是交通运输企业，更可不同程度地提升乘车者出行舒适度。

　　“平常因为工作忙，和父母的沟通就是打打电话、发发视频，对于父母而言，过年期间的团聚可能是他们一年中最大的期待。”王冰柯说，不论是正向还是反向，也不论是在老家还是大城市，只要能够阖家团圆，就是一个幸福年。

　　(本报记者 訾谦)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）