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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

坚守科研报国初心 提升国家网络自主创新能力******

坚守科研报国初心 提升国家网络自主创新能力

讲述人：中国工程院院士、北京交通大学移动专用网络国家工程研究中心主任 张宏科

光明日报记者 靳晓燕 光明日报通讯员 何菲

　　“加快实施创新驱动发展战略”“加快实现高水平科技自立自强”“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”……“创新”是党的二十大报告中的关键词。实施科教兴国战略，强化现代化建设中人才支撑作用，进一步提升了科技创新的战略地位。这为广大科技工作者指明了前进方向、明确了战略任务。作为一名科技工作者与高校教师，我备受鼓舞，深感责任重大。

　　我们一切的科研工作需由“创新”引领。要从宏观层面出发，研制出自主可控、可兼容替代、性能先进的网络体系，为未来互联网发展搭好基本框架；要加速推进信息领域核心技术突破，发挥信息化对经济社会发展的驱动引领作用，维护国家网络安全，为把我国建设成为网络强国而努力奋斗。

　　与此同时，信息网络是国家重要的战略资源，近年来已经成为大国博弈的核心，是经济发展、社会进步的决定性因素之一。在国家政策扶持下，我与团队成员致力于构筑维护国家网络安全、具有自主知识产权的新型互联网体系，破解该领域的核心技术难题，紧密结合我国实际，逐步落实战略目标、推进重点领域应用。目前，我们团队已经将新型网络发展到第三代，在新型网络原理、机制以及体系架构方面取得了重大进展，研制了相关核心设备和系统，并在特定行业进行了示范应用，有效满足了行业用户需求，初步实现了网络自主可控、替代兼容等目标。

　　多年来，我和同事们携手攻克一个又一个技术难题，夜以继日，甘心如荠。如果说科研上取得了一些细微成果，其归功于新时代以来祖国大力建设发展网络事业提供的广阔舞台，源于北交大一流高水准的科教平台，始于源远流长的科研报国精神。我深切感受到，只有将“小我”融入国家“大我”，才能实现人生价值。

　　我深深认同习近平总书记提出的“强起来要靠创新，创新要靠人才”的理念。作为高校教师，我秉承“德为人先、学为人师、行为世范”的准则，以“教书和育人相统一、言传和身教相统一”为目标，自觉履行教书育人的神圣职责，渴望为党和国家培养一批优秀人才。

　　牢记习近平总书记嘱托，我们要以国家战略需求为导向，继续“撸起袖子加油干”，打破国外垄断，提升国家网络自主创新能力，为世界新型网络发展提供中国思路、交大方案。引导同学们加强政治学习，及时了解把握国家的发展方向，树立正确的世界观、人生观、价值观，将自身发展融入国家和行业发展，并把科研报国的精神传递下去，坚决打赢关键核心技术攻坚战。

　　《光明日报》（ 2023年01月09日 05版）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）