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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

台湾民众何以摆脱“用电的烦恼”？******

　　新华社台北1月18日电(记者赵博、黄扬)最近，台湾电力公司(以下简称“台电”)的一则提示成为热门民生话题。提示说，春节假期工厂停产、公司歇班，用电量减少，流经地下电缆的电力大幅降低，电缆产生大量无效电力灌至系统，造成电压可能升高逾一成，因此呼吁民众外出要拔掉插头，避免家中电器设备烧损故障。

　　春节年年有，为何今年要特别提示“拔插头”？专业人士及舆论指出，其实问题在于风光电等不稳定电力在台湾总电力系统中的占比上升，让电压变得不易控制。

　　近年来，台湾当局大力发展再生能源发电。据《联合报》报道，冬季风力发电旺盛、光伏发电效率趋佳，使得今年春节期间风光电在全台总电力系统中的占比可能突破30%。

　　新竹清华大学工程与系统科学系特聘教授李敏表示，当再生能源发电量过高时，发电和用电的动态平衡会出现波动，影响电网稳定性。电压上升不仅可能导致烧坏电器，还可能造成电线起火，成为公众安全问题。

　　《风传媒》专栏文章分析，当局不遗余力发展绿电，再生能源发电过剩时的储能设施却没有及时跟上。目前的法令又不允许电力公司弃再生能源，于是只能让电压上升。

　　“配套不足下，民进党离岸风机一支一支插，光电板一片一片种，不只破坏海岸、鱼塭，产生一大堆官商勾结的黑金利益，弄了半天，供电还不稳定。”有岛内资深媒体人在社交媒体上发文说，辛苦了一年，春节好不容易放个长假出远门，还得为家中电器提心吊胆。连供电都不稳定，怎么过好年？

　　如果说电压不稳定是台湾民众新近的烦心事，那么，停电无疑是徘徊在人们心头的沉重苦恼。

　　从2017年“8·15大停电”到2021年5月连续两次大停电，再到2022年3月殃及逾500万户的全台停电，以及2022年7月无预警停电频发，电力紧缺越来越成为困扰台湾产业发展、影响民众生活的“紧箍咒”。

　　据岛内媒体报道，第二核电厂2号机将在3月中旬停机，用于递补进入岁修的大潭7号机的燃气机组却受疫情影响工程延宕，无法按时并网测试。因此，今年春季恐怕供电吃紧。

　　尽管台当局经济主管部门负责人保证“努力进行调度”，民众还是忧心忡忡，生怕苦不堪言的大停电“又来几遍”。连台电也无奈表示，届时只能祈祷老天爷帮忙，“天气不要太热”。

　　台湾供电系统以备转容量(即当天实际可调度的发电量扣除使用后剩下的余量)作为电力盈缺指标。当备转容量率低于6%，就会亮起象征“供电警戒”的橙色灯号，介于6%至10%之间，则为象征“供电吃紧”的黄色灯号。

　　《风传媒》引述台湾“中央大学”讲座教授梁启源的分析指出，近年再生能源包括太阳光电、风力发电等执行率均打折扣，燃气电厂则有供气不足的问题，未来三年岛内供电系统的备转容量率预计均在10%以下。

　　他还说，由于再生能源发电占比增加，夜间没有太阳无法发电，预计未来夜间的电力供应容易发生缺口，备转容量率恐将低于3%。只要有一部大型机组故障，就会发生大停电。

　　让民众不断承受“用电的烦恼”，究竟是谁的错？此间舆论指出，“非核家园”能源政策难辞其咎。

　　“非核家园”被称作民进党的“神主牌”，民进党2016年上台后不久就在台立法机构通过相关法案规定，全面优惠绿电发展，电商的发电配比必须符合能源政策目标(天然气50%、燃煤30%、再生能源20%)，同时在2025年前彻底关停核电。

　　事实证明，这个能源转型计划让台湾吞下了发电成本暴涨、空气污染加重等种种恶果。尤其是明知主要依靠进口天然气等燃料火力发电，民进党仍加码喊出“电价冻涨”的政治口号，导致台电亏损严重，2022年亏损高达2675亿元新台币(约合598亿元人民币)。

　　不久前，民进党当局又推出新的“减碳目标”，计划2030年电力配比调整为“523”，即燃煤降为两成、再生能源提升到三成。

　　对此，《中国时报》指出，如果相关配套做得不足，再生能源大量并网可能造成系统惯量不足，电网频率失衡，导致跳机停电风险。台湾大学电机工程学系特聘教授刘志文分析说，唯有建好“三道防线”，包括加严再生能源并网技术规范、调整电能控制系统、增加储能设施与需量反应，才能有效降低绿能并网冲击。

　　春节一天天临近，业界和民众都期待新的一年景气好转，诸事顺遂。然而，民进党当局耽于“口水”保证，却不知检讨和修正能源政策，台湾社会“用电的烦恼”恐怕仍将挥之不去。（新华网）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）