俄罗斯世界杯：说说香蕉球，还有一种你可能没见过的船
2018/6/26 17:08:33 中国科普博览
来源：“中国科普博览”公众号(ID：kepubolan)
绕过人墙的香蕉球，猜猜踢球的球员是谁？
2018年俄罗斯世界杯期间，少不了一些精彩的香蕉球，为给您的看球助助兴，今天咱们就来好好说这种有趣又精彩的球。
世界杯赛场上的香蕉球现象，并非足球独有，实际上，看完本文您会发现，香蕉球的原理跟很多现象都是相通的，比如转子船。
图为转子船
船上那4个高大的圆柱子有何用？是烟囱吗？当然不是。它们又跟足球中的香蕉球有什么关系？不急，咱们慢慢道来。
同样是球，乒乓球中其实也有香蕉球现象，这就是旋球。
绿荫场上，香蕉球难以踢出来，但乒乓球很多人是打过的，旋球也是玩过的，玩到极致，甚至能让对方因为错误判断球的走向而摔一跤。
在物理学上，香蕉球是一种“马格努斯效应”，而要理解这种效应，最简单粗暴的办法是使用另一种原理，即伯努利定理。
两个气球摆在你面前，你没有珍惜，而是使劲一吹，按理，气球应该被吹开才是，但是……
两个气球却紧紧靠在了一起，这是因为从两个气球之间吹气，中间气流速度加快，而伯努利定理说的是，流体的流速越快，压力就越小。
当两个气球间的气压变小了，周围的正常大气压就把它俩压在一起了。
那么，香蕉球现象又跟伯努利定理有什么关系呢？原因是，要想踢出香蕉球，前提是得让足球旋转起来。先来看一个从高坝上扔篮球的例子。
动图取自Veritasium的视频
旋转的篮球从高坝上落下时，由于“香蕉球”现象，其横向飞了很远很远。原因如下图：
上面动图中，足球在旋转时，球的上方，球面的运动方向与气流方向相反，由于球面的摩擦作用，上方的气流速度减慢了，这会导致上方气压大。
而球的下方，球面运动方向与气流相同，由于球面的带动作用，气流速度增加，导致下方气压小。
再来看一个气流方向相反的例子。
如上图，我们不难分析出：下方气压大，上方气压小，那么压力就会推动球往上走。
足球、网球和乒乓球等，只要其旋转速度够快，就会出现绿荫场上的“香蕉球”现象。
动图取自Veritasium的视频
从上面的分析，我们很容易得出这样的结论：如果你想让足球直线前进一段距离后，突然往左飞从而打进球门，那么在踢球时，应该从足球的右下发力，只有这样，足球才能左旋，也就是逆时针旋转。
简而言之，左旋，足球往左飞，右旋，足球往右飞。
转子船，图片来自Dragos Baltateanu
本文开头，我们提到了转子船，其是利用“马格努斯效应”为自己提供部分动力，而原因如下：
帆船最适合在顺风的情况下行驶，而转子船最适合侧风的情况。如上面的动图，为便于描述，我们以图片所示方向为准。大风从上往下吹，而船上的转子为逆时针旋转，这导致转子前后出现气压差，转子后方的气压大于前方气压，压力作用在转子上，推动船前进。
这里，有网友会问，如上图，如果风是从下往上吹，那船岂不是会倒退？不会，因为我们可以很容易地将转子从逆时针转，变成顺时针转。
综上，香蕉球现象是一种马格努斯效应，而为了简单理解这种效应，我们又引入了伯努利定理。不过，我们需要注意的是，马格努斯效应还有更深层的解释，但它涉及到湍流、尾流以及边界层等流体力学术语。看球本是一件轻松的事，咱们就不往更深处探索了。
猜猜踢出这球的是谁？
最后，祝大家看球愉快!
(本文中标明来源的图片均已获得授权)
出品：科普中国
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