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
几十吨的“胖子”如何“接吻”？太空“红娘锁”今年迎“多场考试”******
中新网上海5月10日电 题：几十吨的“胖子”如何“接吻”？太空“红娘锁”今年迎“多场考试”
作者 郑莹莹 马帅莎
北京时间5月10日凌晨，“快递小哥”天舟四号货运飞船出发了。几个小时后，它抵达目的地，与在轨运行的中国空间站组合体进行快速交会对接。从“发货”到“签收成功”，“天舟四号”仅花了约6.5个小时。
“从视频里看，我们感觉对接过程是一瞬间完成的，实际上，这整个过程包含了接触、捕获、拉回、锁紧、密封等一系列动作，从对接准备指令发出，到对接锁紧完成，10多个动作一气呵成。”中国航天科技集团八院载人航天工程载人飞船、货运飞船系统副总指挥顾侧峰介绍说。
中国是继美、俄之后，世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家。只有突破交会对接技术，才能开展空间站的组装建造，提供物资运送对接、人员天地往返等。交会对接，是两个航天器在空间轨道上会合，并在结构上连成一个整体的技术，被称为“太空之吻”，交会对接所使用的对接机构则被称为“红娘锁”。
从2011年“神舟八号”与“天宫一号”的“太空初吻”开始，中国已成功实现19次精准对接，为中国空间站建造奠定技术基础。
几十吨的“胖子”如何“接吻”？
作为对接机构的研制单位，中国航天科技集团八院表示，2022年，对接机构将迎来一场“大考”。在“天舟四号”成功与空间站组合体交会对接后，中国空间站还将迎来神舟十四号，问天、梦天两个实验舱等飞行任务，特别是两个实验舱各自与天和核心舱的对接过程，将是对接机构的重量级“太空接吻考试”。
面对数十吨级的实验舱，对接机构需要确保对得准、对得稳。而其实早在对接机构设计之初，中国航天科技集团八院805所的对接机构分系统设计师们就充分考虑到了未来空间站建造的需求：对接机构需要适应8吨至180吨之间的各种吨位的对接，以及各种方式的对接，包括偏心对接。
为了让两个重量级的航天器在“太空接吻”时可以轻盈、优雅，设计师们系统性地提出了可控阻尼的控制思路，可以有效缓冲对接机构捕获后产生的巨大撞击能量。
“红娘锁”成“太空连廊”
问天、梦天两个实验舱发射后，经状态调整和转位，将长期“停泊”于中国空间站，成为航天员在空间站工作、生活的主要场所。而此时的对接机构，就是航天员往返于工作、生活区的重要通道。
为了将三个舱段(问天、梦天两个实验舱以及天和核心舱)长期、紧密地固定在一起，对接机构必须锁得牢、锁得紧。此时，对接机构上的12把对接锁起到了关键作用。
据透露，在后续实验舱的对接任务中，对接机构上的12把对接锁将与天和核心舱的对接机构共同完成锁紧工作，并让其处于自锁状态，以防止外力作用下的非正常解锁。同时，在锁紧的过程中，对接机构对接框面的密封圈将被压紧，以形成密封的连接通道，为航天员在空间站的工作、生活提供一个安全的环境。(完)
