-看奥运学物理「从世界杯看物理」

看奥运学物理「从世界杯看物理」

2018俄罗斯世界杯已经拉开序幕了,各位喜欢足球的小伙伴是不是hin激动呢。又可以撸串喝酒看比赛了呢,大家今年比较看好哪一支球队呢

可以在下面留言唠唠啊

我们在看球赛的时候,都会为球队加油、呐喊,享受着比赛带给我们的乐趣,那么大家有没有想过足球比赛和物理知识的联系呢?

其实在一场足球比赛中,每一次精准的传球、精彩的射门、果断的扑救等动作,都可以用物理知识来诠释。今天我们就来一起发现,足球比赛中蕴藏的物理知识

足球的外观与结构

首先我们就来说说足球本身都与哪些物理知识有关吧!

足球是球形的,因为足球在地面上运动时,足球与地面产生滚动摩擦,而在相同条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多,可以使足球运动得更快更远;

足球在空中飞行时,因为其流线型结构可以使足球受到的空气阻力减小,也可以使足球的运动距离更远。另外球在空中飞行时更容易旋转,其运行轨迹相应的变得复杂多变。

外观上,传统足球的颜色一般选择为黑白两色,由两色相间分布,这是因为充分利用了光的反射原理,白色和黑色对光的反射效果不一样,白色在顺光的情况下容易看到,而黑色在背光的情况下容易看到,因此在不同环境下,为了保证每位球员或者在场观众能够清楚地看到球,足球的颜色一般选择由黑白两色组成。当然现在很多足球会多一些颜色设计,但一般都会采用与场地反差较大的颜色,原理也是一样的~

发球

发球门球时,守门员可以选择发球滚地球,也可以选择踢高空球。

对于这种现象的实现如图所示

当球员对足球施加水平的力时,足球沿着力的方向水平向前滚动(左图)。当球员对足球施加足够的斜向上的力(右图),足球的作用点在中下部,此力可分解为两个力,即水平向前的力和竖直向上的力,足球既能向前运动也能克服本身的重力脱离地面。另外当力F与水平方向的夹角为45°时,足球飞得最远,掌握此方法就可以避免飞得高、距离短的现象。

发界外球时,球员一般为了把球抛得又高又远,往往会助跑一段距离,把球从脑后向前上方抛,并且身体往前倾。助跑是给球一个较大的初速度,对于把球从脑后向前抛以及身体往前倾是为了增加球员对球的做功时间,因为相等的力作用在物体上的时间越长,对球的冲量就越大,球的速度增加的就越大。

带球过人

带球的过程中对方防守球员会来争抢,难免会有身体接触

我们经常看到身体高大的球员会把个子较小的球员撞倒,这是因为具有同样速度的物体,质量越大动能越大。两个动能大小不一且运动方向相反的物体相撞,动能大的物体会改变动能小的物体的原来运动方向,因此个子矮小的球员容易被撞倒。如果带球者的脚或者腿突然被对方球员绊住,身体往往会向前倾斜,这是由于球员下半身受到羁绊突然减速,而上半身保持原来惯性会继续向前运动,造成身体失去平衡而向前倾斜。

守门员守球

守门员在守球时,一般会先判断球员射门方向及球的运动轨迹,做好先期的动作准备。守门员之所以能判断球的方向及有效地接住球也是利用光的传播速度比球速快得多这一物理常识,利用这个时间差做出扑球动作。

另外球场上的守门员都会戴着手套,当球临近时先用手去接球,因为球员射门时的球速一般会很大,可以高达100 km/h,如果守门员用胸部停球,那么胸部所受到的冲力将高达1500N;如果用手接球,冲力要减少到500N。这是因为通过手臂的运动可使球的制动距离延长3倍的缘故。戴上手套可以避免手与球的直接接触,还可以增加球与手之间的摩擦力,牢牢地接住球。

其他

球越滚越慢

在球场上,踢出的球越滚越慢,最终停下来。这是因为踢出的足球由于惯性要保持原来的运动状态,沿原来的运动方向继续滚动;而在运动方向上,球只受到了滚动摩擦力的作用,这个阻力改变了足球的运动状态,阻碍足球滚动,使球越滚越慢,所以球最终停止运动。

球在下落后,每次上升的高度都比上一次低

用能量的观点来分析:球在下落时,由于球要克服和空气之间的摩擦,要损失一部分机械能;同时球在碰撞地面时,也要损失一部分机械能,这样球的机械能就逐渐减少,所以球上升的高度将越来越小。

喷雾疗伤

在足球比赛中,相互碰撞跌倒后,常看到运动员痛苦地用双手抱住腿,在地上翻滚。马上有医护人员迅速跑进场来,从药箱中取出一只瓶子,对着球员的伤痛处喷出一股白雾,一会儿伤员疼痛消失,马上就重新上场比赛了。这瓶中的药品是冷气雾镇痛剂,是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成。这种药液喷到伤处迅速汽化成蒸汽,由于液体汽化时要吸收大量的热量,运动员受伤处温度将急剧下降,血管收缩神经麻木,起到短时止痛的作用,再加上药物治疗作用,痛感就消失了,运动员就可以像没有受伤一样冲锋陷阵了。

怎么样,是不是球场上处处都有物理知识啊,当然这只是一部分,如果细心观察还会发现更多有趣的物理现象。大家在世界看球的时候,不妨从多个角度去观察,对给球赛带来更多的乐趣哦~