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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

北京地铁13号线扩能提升将新建18站******

　　13号线扩能提升将新建18站

　　工程进入复工满产阶段 拆分AB线运力大幅提升

　　本报讯(记者 李博)聚集着中国互联网“半壁江山”的后厂村路，早晚高峰交通压力十分突出。在中关村软件园北侧，13号线后厂村站施工已经陆续展开。记者从市重大项目办及京投所属轨道公司了解到，作为全市重点工程的13号线扩能提升工程，已进场开工建设的12个标段全部复工。全线管理及劳务人员全部到岗，工程已进入复工满产阶段。

　　“13号线扩能提升工程新建车站共有18座，其中10座车站已开工建设，本月还将有3座车站实现开工。”京投所属轨道公司第二项目中心副总经理高亚彬介绍，13号线扩能提升工程作为国内最大规模的既有线改造工程，将在不影响13号线运营的基础上，利用晚上地铁停运后的“窗口期”施工作业。

　　北京轨道交通13号线扩能提升工程，是在既有13号线西二旗-龙泽-回龙观站区段，通过线路改造等技术手段，将既有13号线倒U型线进行拆分，形成13A线、13B线两条线路。13A线由车公庄经西直门、新龙泽至天通苑东，串联既有13号线西段及天通苑和回龙观地区。

　　13B线由海淀区16号线马连洼站，经新龙泽至东直门站，串联了上地软件园、回龙观、天通苑及13号线东段。两条线路具备互联互通的条件，同时预留了B线跨线运营至A线的条件，未来不仅可以实现A、B线同站台换乘，还可实现跨线组织运行，提升了服务水平。

　　拆分完成后，13A线具备运营8编组B型车能力，运输能力提高75%左右；13B线运输能力提高30%左右，将有效解决西直门终点站列车折返条件差、发车间隔无法缩短、13号线车厢拥挤、站外限流排队等问题。

　　拆分线路新建站线的同时，13号线既有站点也将实施改造。“改造工程将为既有13号线线路两侧加装声屏障，同时，13号线西段5座车站还将加宽加长。改造过程中，不仅要对既有站台进行加长，还要新建一套更高更长的屋顶，改善站台候车环境。”高亚彬介绍，目前相关单位正在完善既有车站的改造方案。根据计划，13号线上地站的改造工作将会率先进行，其余车站随后也会进行改造。

　　13号线扩能提升工程完成后，将进一步改善回龙观天通苑地区出行条件，完善北部地区轨道交通线网，更好满足市民出行需求。

　　目前，北京轨道交通工程建设已有14000余人返岗返工。预计2月10日左右，所有标段将实现复工满产，现场施工人员将达23000余人。2023年，北京在建轨道交通200余公里，计划投资350亿元。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）