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绕过人墙、半路转弯 怎么在世界杯踢出超帅“香蕉球”？******

　　又到了四年一度的世界杯

　　不知道大家是否还记得

　　2018届世界杯中

　　葡萄牙和西班牙相遇的小组赛

　　C罗在最后时刻力挽狂澜

　　踢出被解说员叹为

　　“翩若惊鸿，宛若蛟龙”的

　　“C型”任意球，扳平比分

　　被踢出的球为什么会迅速升降？

　　又为什么会“拐弯”呢？

　　首先我们来了解一下任意球

　　任意球是啥？

　　任意球是罚球的一种。它是一种在足球（或手球）比赛中发生犯规后重新开始比赛的方法。

　　任意球分两种：直接任意球，踢球队员可将球直接射入犯规队球门得分；间接任意球，踢球队员不得直接射门得分，球在进入球门前必须被其他队员踢或触及。判罚前场任意球后会使用一种泡沫喷剂划定球的摆放位置，以及人墙的站位，发任意球时需要用手触球，然后在裁判哨响后踢球。

　　香蕉球？能吃吗？

　　事实上，C罗踢出的这种任意球在足球比赛中并不少见。

　　在1997年，在巴西对法国的一场足球比赛中，巴西足球运动员Roberto Carlos，在没有通向球门的直接路线的情况下，从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员，并在快要出界的时候急转向左，砸入球门。

　　图源：网络 香蕉球图解

　　球的突然拐弯让在场球员，特别是法国守门员根本来不及反应。这个史上最漂亮，最具标志性和最违反物理学定律的任意球，被叫作“香蕉球”。法国物理学家对此研究了数年，终于用“马格努斯效应”解释了这个问题。

　　马格努斯效应

　　图源网络

　　当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象。这是流体力学中的一种现象。

　　图源：陕西师范大学物信院 马格努斯效应示意图

　　旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，使得物体一侧的流体速度增加，另一侧流体速度减小。

　　是不是听得云里雾里？

　　香蕉球轨迹

　　球在气流中运动时，如果其旋转的方向与气流同向，则会在球体的一侧产生低压，而球体的另一侧则会产生高压。运动员的用力方向朝右，所以足球逆时针旋转。拐点处足球左侧产生低压，右侧产生高压，这样就导致足球存在横向的压力差，并形成向左侧的力。

　　图源：NKPhysics

　　根据物理公式，距离越远，速度越慢，球偏离角度也就越大。因此，我们能看到在香蕉球运行的末尾时刻，会发生更剧烈的偏转，给守门员一个巨大的“惊吓”。

　　我也能踢出和C罗一样的球吗？

　　回到文章开头提到的C罗“力挽狂澜”的任意球，这一球不止踢出了上述“香蕉球”的概念，同时也混合了“电梯球”，即指大力踢出的足球，下落很快，像是从电梯上下坠，它实际上是高速飞行的足球受到重力和大雷诺数阻力下的运动轨迹。

　　图源： 中国物理学会期刊网 皮尔洛的“电梯球”

　　葛惟昆教授解释说：“踢出电梯球的一大关键要素，就是球的初始速度要快。”要踢电梯球，球的初始速度应该接近150公里/小时，没错，就是一辆车在高速公路上狂飙的速度。

　　图源：科学世界

　　研究人员在进行场景模拟时发现，要想让100公里/小时以上速度的任意球避开人墙（假定在距离约9米远的位置有5名身高1.8米的对方球员并排）成功射门，球离开地面时与地面的夹角必须控制在15°～17°之间，也就是仅有2°的精度范围（在距离球门25米的位置，踢出转速为每秒8转的侧旋弧线的情况）。

　　如果是足球，以每小时90千米的速度每秒旋转8转，球会在这个距离内弯曲3米以上。

　　图源见水印

　　而踢出弧线的关键在于，落脚点在偏离球心的位置，偏离球心的幅度越大，球的转速越快。有研究人员称，安德烈亚皮尔洛等优秀的任意球球员会使球的旋转轴倾斜角度大于侧旋，让马格努斯力倾斜向下发挥作用，从而踢出“球速快、大幅弯曲的同时又急剧下沉的”球路。

　　资料来源：科学世界、中国物理学会期刊、科技日报、天津科普说、NKPhysics

　　整理：董小娴

山东“最牛搬家公司”！让一家酒店“走”了500米******url:https://m.gmw.cn/2023-01/06/content_1303246337.htm,id:1303246337

　　如果不是亲眼所见,很难想象一栋大楼如何被托起、挪动,再被放下。但这件事确确实实发生了。

　　2022年11月19日,

　　在海南省三亚市,

　　红塘湾的一家酒店五个小时

　　被迁移约500米。

　　这栋重量为7500吨的酒店为何被迁移?

　　迁移过程中遇到哪些难点?

　　迁移一栋楼得花多少钱?

　　记者专访了山东建筑大学

　　工程鉴定加固研究院院长、

　　海南红塘湾酒店迁移工程总调度张鑫。

　　像锯木头一样

　　把地下室和地面分离

　　成功“挪动”海南红塘湾这家酒店的,是山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司。

　　“这栋7500吨重大楼的平移,一方面要靠研究院承担项目设计,另一方面要靠建固公司来具体施工。”山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长张鑫透露,别看仅用5小时就将酒店迁移到位,其实此前的准备工作就花了两个多月,平移过后还要进行建筑的加固和恢复,确保使用安全。

　　迁移前

　　迁移后

　　相比过去平移的建筑,张鑫坦言,迁移红塘湾酒店的难度还是比较大的。“如何让地下室和地面分离并进行结构托换,是酒店迁移前的一大难点。”张鑫透露,用金刚绳锯像锯木头一样把地下室的基础顶切断,最大限度减少震动,通过可靠的托换结构保证上部结构安全。

　　此次迁移的第二大难点在于这栋酒店重、占地面积大,且呈不规则形状,因此在布置大型液压平板拖车时颇费周章。“我们先在原址将酒店顶起来1.9米,利用拖车能自由升降的特性,256轴平板拖车降到最低,穿插到了地下室底部,由此托起了整栋大楼。”张鑫介绍,为防止地基沉降,他们沿大楼的平移轨迹,事先对修好的临时道路进行了地基加固。

　　值得一提的是,与建筑对应呈扇形布置的256轴平板拖车被数据线串联起来之后,由一名工作人员拿着遥控装置统一控制所有车前进,最终将酒店“挪动”到了指定位置。

　　“由于扩建需要,丹麦哥本哈根机场的候机厅曾被平移了2500米。该候机厅平面最长为80多米,但我们此次平移的海南红塘湾酒店,南北方向的平面长约100米。”张鑫透露,这是目前国内最大的拖车迁移单体工程,也是世界首例使用扇形布置拖车迁移的最大最重工程。

　　平移一栋楼的花费

　　最多是新建楼的一半

　　施工过程中,人们能不能在移动的建筑里走动办公?

　　“从1998年起,我们负责的每个平移项目,基本都是不停止办公的。平移海南红塘湾酒店时,里面虽然没人办公,但人们在移动的建筑里走动是完全没问题的。”说到这里,张鑫还举了个例子,“比如2000年的临沂国家安全局办公楼根本不允许停止办公,我们有信心保证项目平移中的安全。”

　　很多人都关心,移动这栋酒店要花多少钱。张鑫揭秘,移动一栋楼比新建一栋楼便宜多了。“我们曾统计过迁移的建筑,费用是拆除重建的30%-50%。”

　　张鑫介绍,除了节省费用,平移还能省下时间、保护环境。

　　“举例来说,建造一栋大楼期间,要给员工租房子办公。此外,拆楼还会产生不可再生的建筑垃圾,造成资源浪费,引发粉尘噪音等污染。”在张鑫看来,土木建筑行业想要实现可持续发展,首要任务就是不能大拆大建。“因为经济效益和社会效益显著,人们越来越重视平移技术,市场接受度也逐渐提高。”

　　值得一提的是,在海南红塘湾这家酒店平移过程中,山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司,还对酒店进行了实时健康监测,以确保迁移安全,“就像人们背着24小时心电图一样。”

　　平移能保护历史建筑

　　留住城市记忆

　　2021年9月,中办、国办发文,在城市更新中禁止大拆大建。要保护好历史地段、自然景观、人文环境和非物质文化遗产,着力解决城乡建设中历史文化遗产屡遭破坏、拆除等突出问题,确保各时期重要城乡历史文化遗产得到系统性保护。

　　“我认为平移最大的意义就在于保护历史建筑。”在张鑫看来,一些优秀的历史建筑或文物建筑有很重要的文化价值,通过平移保护,可以解决城市建设过程中拆除与保护的矛盾,促进文化传承,因此很多历史、文物建筑的价值不能用钱来衡量。

　　记者查询资料获悉,被称作山东“最牛搬家公司”的山东建筑大学工程鉴定加固研究院和山东建固特种专业工程有限公司,曾移动过多栋历史建筑。

　　2005年,因纬六路拓宽,将济南市纬六路27号的“老洋行”向西平移了15米。这也是山东最早平移的老楼。2008年3月,因经二路拓宽改造,该公司又对具有百年历史的济南市宏济堂经二路药店实施了平移。

　　相比之下，大家更熟悉的还是2020年轰动一时的济南百年修女楼平移工程。张鑫透露，海南红塘湾这家酒店比济南修女楼的平移难度更大。一是修女楼建筑面积约1700平方米、重约2600吨，但海南红塘湾这家酒店建筑面积4658平方米、重约7500吨，相当于三栋修女楼的重量；二是修女楼是在平地顶升后平移75米，而拥有地下1层、地上2层的海南红塘湾这家酒店是在事先“挖”好的临时通道内平移了500米，其间要时刻防止地基沉降变形。（此前推送→走了82分钟！这座修女楼离开她住了百年的地方，“搬”了新家）

　　“最牛搬家公司”牛在哪儿

　　在外人看来,山东“最牛搬家公司”充满着神秘感。

　　据了解,自1992年山东建筑大学鉴定加固研究院成立以来,他们在30年间主导完成了46项移位工程,其中不乏世界最高、最重或移动距离最远的建筑。

　　山东建筑大学工程鉴定加固研究院院长、教授张鑫向记者介绍,我国正处于大规模基础设施建设时期,已建成的既有建筑面积超过七百亿平方米。由于超过设计使用年限、原设计标准偏低或施工缺陷等,30%-50%的既有建筑出现安全性降低或功能衰退,因此继续对既有建筑进行鉴定、加固和改造,以提升使用功能、延长使用寿命,提高其抵御灾害的能力。

　　“我们团队于1992年组织成立了山东建筑大学工程鉴定加固研究所,长期致力于该领域的科学研究和技术研发。”张鑫指出,2002年,他们还依托研究所,成立了山东建固特种专业工程有限公司,不光能对建筑物进行加固改造和移位,还能把歪了的建筑物矫正过来。

　　“我们团队的研发和文化特色就是‘产学研一体化’,政府也叫‘四不像’。”张鑫透露,他们团队有170余人,其中教授、副教授、博士等30多人,此外还有50多位具体施工的工程技术人员。

　　眼下,该研究院已经完成了几十项国家、省、部级课题,其中“建筑物移位改造工程新技术及应用”获2014年度国家技术发明二等奖。张鑫半开玩笑地告诉记者:“搞研究的、上课的及技术推广应用的是一帮人,我们把研究成果亲手用到了工程当中。”

　　记者　巩悦悦　荆新年

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）