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。
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
体育安全小贴士
HEALTHY LIFE
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初冬已至，天气转凉。在冬季进行足球运动不仅可通过机体肌肉大量地产热以抵御严寒,增强机体在寒冷环境中的适应能力,更是能够磨砺人的意志,改善精神面貌使人显得朝气充满活力的最好方式。
在足球场上不断奔跑的过程中，运动员们该如何充分发挥自我优势，又保护自身安全呢？
一起来看看足球运动安全小贴士吧！
● 运动开始前●
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1. 热身运动
先做一些较缓和、运动量较小的热身运动，待心率和体温上升时，再逐渐增加运动的强度和速度，这样，既有助于肌肉的活动效率和关节的润滑，又可以防止运动损伤。
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2. 穿合脚又防滑的鞋子
我们踢足球时，跑步是最重要的，而踢足球最重要的是用脚踢球，所以鞋子的选择更重要。它必须适合你的脚，否则你的脚在运动中会非常不舒服，并且有可能会出现滑倒。最好使用鞋底有橡胶的足球鞋。
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3. 穿戴护具
踢足球前，最好佩戴护腿和护踝，或者肘部等防护装备，在运动中更好地保护自己。而且在踢足球的时候，还需要选择穿长袜，这样可以保护腿部，让腿部肌肉更紧，在踢足球的时候集中力量。
● 运动中 ●
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1. 秉承安全第一比赛第二的原则。
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2. 比赛时，随时关注自己的身体状况，量力而行。
●常见的受伤情况及处理方式●
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足球赛场上，激烈比赛中紧张地争夺、疾跑与铲球，易发生大腿与小腿的肌肉拉伤与断裂。突然改变体位，小腿的突然扭转、内收或外展，可能引起膝、踝关节的韧带及骨的损伤。
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1.肌肉痉挛
处理：解除小腿腓肠肌肉痉挛的方法是采用反向牵引痉挛肌，使患者取仰卧或坐位，膝关节伸直，牵引患者足部，将患者踝关节缓慢地背伸，反复牵拉直至缓解。此外，还可配合局部按摩、点穴或针刺（承山、委中等穴）。
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2.肌肉拉伤
处理：比赛中肌肉拉伤时，应立即采用PRICE原则，即保护患肢、冷敷、加压包扎并抬高患肢；疼痛较重者可口服止痛剂。24小时后可外敷中药、物理治疗等。
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3.关节韧带损伤
处理：比赛中关节韧带扭伤时，应立即患部制动、冷敷、加压包扎、抬高患肢，以减轻出血和肿胀。约24~48小时消肿后，拆除包扎，根据伤者情况可采用中药外敷、痛点药物注射、物理治疗、针灸和按摩等方法处理。
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湖南农业大学农学院
指导老师 | 冯晓莉
审稿 | 贾仕仝
图文来源 | 体育部