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

“音乐之国”求学记（走近非热门留学国（11））******

薛杨扬（左一）与留学生同学、老师在一起。

黄韵文（右）、黄韵瑜姐妹俩在演出中。

　　奥地利位于中欧南部，其首都维也纳被誉为“世界音乐之都”。在高等教育领域，奥地利维也纳大学、维也纳音乐与表演艺术大学、萨尔茨堡莫扎特音乐大学等高校历史悠久、专业突出，吸引各地学子前往进修。近日，本报记者采访了几名中国学生，听听他们讲述在奥地利的留学体验。

　　学习音乐的好地方

　　“萨尔茨堡是学习古典音乐的好地方。”就读于奥地利萨尔茨堡莫扎特音乐大学的薛杨扬说，他来此留学是想在音乐领域精进。“我学习钢琴演奏，萨尔茨堡是作曲家莫扎特的出生地，也是指挥家赫伯特·冯·卡拉扬的故乡，这里有浓厚的古典音乐氛围。每年8月当地会举办萨尔茨堡音乐节，它是世界上历史最悠久、规模最大的古典音乐节之一，闻名世界的音乐艺术家和演出团体云集此地，带来歌剧、话剧、音乐会和芭蕾舞等表演。”

　　黄韵文和黄韵瑜是一对双胞胎姐妹，她们在维也纳音乐与表演艺术大学学习室内乐小提琴。姐姐黄韵文说：“作为一名音乐生，维也纳是我梦寐以求的留学地。这里是欧洲古典音乐的摇篮，音乐厅、歌剧院众多，时常有大大小小的音乐演出，艺术氛围浓厚。此外，维也纳音乐与表演艺术大学历史悠久，孕育了众多音乐人才，我和妹妹想来体验这里的生活，丰富阅历，提升演奏技艺。”

　　除了音乐类院校，奥地利还有享有盛誉的综合型高等学府。“维也纳大学历史悠久，学术水平卓越，这是吸引我前来的重要原因。”项歆璇目前是维也纳大学地质学方向的在读博士生，她说：“留学前我和导师取得了联系，幸运地收到了他的邀请函。导师拟定的博士研究计划和我硕士研究内容契合度高，我决定来这里继续做研究，探索地质学。”

　　难忘校园生活

　　“莫扎特音乐大学的课程设置很全面，除了钢琴，我还要上通识课，比如音乐史、射箭、心理咨询课等。”薛杨扬说，令他印象最深刻的是学校的合唱课。“学期结束时，合唱课的老师带我们到当地一所教堂进行公开演出，还有管风琴伴奏。演出吸引了大量观众前来观看，对我来说这是一次非常新奇的体验。”

　　黄韵瑜很喜欢学校的氛围，她说：“我周围的同学努力上进，大家每天都会踊跃前往琴房练习，我要尽量提早去琴房排队才能轮上琴，运气好的话等十几分钟，慢则得1小时不等。此外，同学们来自各个国家，他们很有主见，在上课或排练时我常与他们讨论想法，大家畅所欲言，我总能得到灵感和启发。”

　　在项歆璇看来，学校的教授友善负责，令人暖心。“刚开始我的选课经验不足，选到的一门课程有一半内容是德语授课，这让不会德语的我很头疼。教授发现我听不懂后，在课堂上耐心地将每句话都翻译成英语。后来，我和教授熟悉起来，我还向他推荐了维也纳不错的中餐厅，结课之后我们也保持着联络，这是一次很特别的学习经历。”

　　留学时，薛杨扬经常参加钢琴表演。他说：“我的班级每周都会举办音乐会，同学们都会参与其中，教授有时还会带我们去校外的礼堂、私人别墅演出，这是不错的表现机会。令我难忘的是，之前我去德国参加了一场纪念贝多芬诞辰250周年的主题演出，观众是当地的古典音乐爱好者。整场音乐会还被录制成了光盘，对我而言很有纪念价值。”

　　走近奥地利文化生活

　　“我发现，参加朋友聚会时，奥地利同学总会带一瓶酒参加；演出结束时，教授也常会开一瓶好酒庆功。在与朋友和老师的交流中，我逐渐认识到了奥地利葡萄酒的魅力。”薛杨扬说，“奥地利闻名世界的不仅有音乐，还有葡萄酒。奥地利的红酒很有特色，本地代表性的葡萄品种果实大，酿出的酒带有樱桃的芬芳。出于兴趣，我开始翻阅葡萄酒书籍、参观本地酒厂，和相关专业的人交流，学到了不少有趣的葡萄酒知识，发展出了新的爱好。”

　　项歆璇曾和组里的奥地利同事一起去野外采样，她回忆说，这次经历新鲜而有趣，让她走近了当地居民的生活。“由于路程较远，我们需要自驾几小时去奥地利中部，一路上我和同事聊了奥地利的地理情况、区域划分，增进了我对当地的了解。我们采样的地点在阿尔卑斯山附近的村庄，这里的氛围和维也纳的都市感不同，村民的生活节奏更慢、更放松。”项歆璇说，他们遇见了不少在野外徒步的当地人，当地居民的热情友好给项歆璇一行人留下了很深的印象。

　　黄韵瑜说，她和姐姐在奥地利参加了不少文化活动。“今年，当地主办的维也纳艺术节中安排了‘奥地利中国日’活动，通过精彩纷呈的节目向观众展现中国传统文化。我和姐姐作为维也纳音乐生代表有幸参与其中，与其他同学一起表演了弦乐四重奏《梁祝》等曲目。当天演出结束后，我们被告知很多观众非常喜欢我们的演出，这让我们特别开心。”

　　“在海外学习音乐，我和姐姐希望能积累更多专业知识、提升演奏技艺，从而演奏好更多中国音乐作品。我们希望能用音乐作为‘桥梁’，做中外文化交流的使者，让更多人感受到室内乐的魅力。”黄韵瑜说。(本报记者 周姝芸)(本文照片均由受访者提供)