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
大湾区工程黄茅海跨海通道项目首个主塔封顶******
中新网广州1月9日电 (蔡敏婕 岳路建)广东省交通集团9日发布消息称，备受关注的粤港澳大湾区工程黄茅海跨海通道项目建设迎来新进展。当天，随着最后一节塔柱混凝土浇筑完成，5座主塔中，关键工程高栏港大桥东塔首个主塔封顶。
黄茅海跨海通道是继港珠澳大桥、深中通道之后，粤港澳大湾区又一跨海通道工程。项目路线全长约31公里，海域段长度约15公里，跨海段设置2座主桥。其中高栏港大桥为主跨700米的双塔双索面全漂浮钢箱梁斜拉桥，双塔总高皆为254.7米。
大湾区工程黄茅海跨海通道项目首个主塔封顶 广东省交通集团供图高栏港大桥设计采用混凝土空间曲面圆端形独柱塔，塔柱截面由圆形渐变至圆端形再由圆端形渐变至圆形，最大直径18米，最小直径8.5米，主塔每一节段的空间造型不断变化，导致需求的模板造型均不相同，主塔塑形难度大、施工工艺繁杂。
为了实现主塔截面空间曲面线形变化，黄茅海跨海通道建设者将整座主塔分为43节分别制作外模，每节外模由24片弧形板片组成，弧形板片又由数块数控造型板拼接而成。其中，项目创新采用了基于BIM模型的数控雕刻系统，将事先画好的图形转化成坐标数据，导入到数控机床中，使机床能够自动地以“毫米级”的误差制作出数控造型板，保证主塔每一节段外模的标准线形。目前，项目已累计完成数控造型板制造21600块。
东塔承建方中交路桥建设有限公司黄茅海通道T3标项目经理曾柯林介绍到：“随着主塔爬升截面尺寸变化，项目通过CNC数控雕刻机切割造型木，精准实现24片弧形板片的裁切或补缝，模板爬架平台也随之增加或减少面板，最终实现了海上小蛮腰空间曲面结构主塔一爬到顶的目标，大幅度降低了爬模施工安全风险”。
相较于每一节塔柱的高精度制造，塔身的混凝土外观质量与美感同样重要。由于曲面塔身更易开裂，黄茅海跨海通道项目成立了主塔攻关小组，开发了基于云端的大体积主动温控系统，使得主塔混凝土浇筑及养护过程中内外温差减小，同时对浇筑后的混凝土采用自动养生喷淋系统与防风帆布覆盖养护措施。
黄茅海跨海通道管理中心工程部经理沈大为表示：“在浇筑混凝土时，加入抗裂纤维、抗裂剂等多种新型抗裂材料，配合养护措施使用，取得了良好的抗裂效果和养护效果，多种举措并行也实现了每节主塔的高品质建造。”
目前，黄茅海跨海通道建设顺利，关键控制性工程黄茅海大桥与高栏港大桥的其余4个塔柱施工全部过200米，预计今年上半年实现全部封顶。项目预计2024年建成通车，建成后，将与港珠澳大桥、深中通道、南沙大桥、虎门大桥，共同组成粤港澳大湾区跨海跨江通道群，助力粤港澳大湾区早日形成世界级交通枢纽。(完)
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