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
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