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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

抹掉60年烟尘 恢复乾隆年间风貌 迈进琼华岛畔漪澜堂******

　　在北海公园琼华岛北侧，有一处建于清乾隆十六年的古建筑群——漪澜堂，这里原是皇家游憩、宴寝的场所，后来曾用作饭庄近60年。前不久，历时三年修缮的漪澜堂终于完成布展开门迎客，上万平方米建筑群与近千件精美陈设复原这处皇家建筑的原始风貌。

　　亮相

　　对照清史档案修缮38座文物建筑

　　漪澜堂建在北海琼华岛的北侧，是清乾隆十六年的建筑作品。穿过碧照楼的正门，就是这一古建筑群。内有东中西三个院落，分布着道宁斋、远帆阁、晴栏花韵、霓裳曼舞等主要建筑，是当时皇家读书、宴饮、游憩的地方。漪澜堂“本堂”位于中路院落的南侧，也是这个建筑群中单体结构最大的建筑物。

　　1925年，北海被辟为公园对外开放，漪澜堂建筑群在当时被用于经营用房。1959年，仿膳饭庄搬进漪澜堂，依靠古色古香的建筑群体，这里变成了餐饮经营场所。2016年，在各方努力下，仿膳饭庄完成腾退，将漪澜堂交还北海公园。

　　自此，修缮的前期工作开始了。“我们首先对院落进行了简单整理，勘察设计单位随后进驻。修缮方案编制、上报、审批完成后，2019年12月修缮工程正式开工。”北海公园副园长胡峂介绍，修缮范围东至倚晴楼、西至分凉阁、北至延楼、南至延南薰，共38座文物建筑，建筑面积3904.8平方米，占地约10000平方米。整个修缮工程过程中，北京市公园管理中心、公园不断与国家文物局、市文物局、市财政局进行沟通协调，以历史文化名城保护为契机，确保工程顺利推进。

　　在解决文物建筑本体、院墙、院落地面、望柱栏板、排水暗沟等普遍残损病害的基础上，修缮人员重点对存在大木结构安全、不当改变原有格局和形制的建筑采取针对性措施，包括拆除后期加建的非文物建筑，恢复历史建筑格局和内外檐装修等。专家们又严格按照清史档案记载，调阅了“样式雷”烫样的全部内容，对文物古建进行了修复。

　　历经三年修缮，一个多月前漪澜堂古建筑群终于恢复了清乾隆时期的风貌。如今，“重装”复原后的漪澜堂与游客见面。

　　修缮

　　拆除添建的后厨和锅炉房

　　对漪澜堂建筑群的修缮堪称一场“大修”。漪澜堂曾被仿膳饭庄占用近60年。在此过程中，由于多次功能性调整改造，古建筑本体也受到了一定的影响。

　　北海公园规划建设科邢靳举例，位于漪澜堂建筑群东侧的“霓裳曼舞”曾是一座戏台，按照历史档案记载，它本身应该是三面敞开、一面有墙的开放状态，但仿膳饭庄在占用期间对戏台内部空间也进行了改造。

　　在勘察阶段，工作人员发现，在漪澜堂建筑的后檐东西两侧分别建了一个后厨、锅炉房。“在此次修缮过程中我们对这些仿膳经营期间添建的非文物建筑都进行了拆除。”邢靳介绍，历时两个月，拆除面积达497.4平方米，在按照历史档案记载及调阅“样式雷”烫样的基础上，复建173.8平方米，从而恢复古建原始形态。

　　另外，漪澜堂建筑群也到了必须要维修的年头，此前因漏雨造成屋面瓦件残损、木结构腐朽变形、油饰彩画褪色、脱落等问题，对结构安全和建筑美观都会造成影响。

　　复原

　　意外发现排水和地暖系统

　　漪澜堂建筑群的文物建筑达38座、200余间，涉及堂、斋、楼、阁、廊、轩、台等多种类型，修缮的复杂性可想而知。

　　首先是施工作业面狭小。受制于琼华岛四面环水及文物保护等因素，大型机械车辆不能上岛作业，物料搬运堆放等工作只能靠工人手搬肩扛，尤其是后山的几组建筑，因其依山而建，导致建筑周边的山体遍布太湖石、古树等，且坡度较大，为施工脚手架的搭设及物料的搬运堆放造成了极大的困难。为此，北海公园与施工方采用悬空搭设物料堆放平台的方式，确保工程顺利开展。

　　施工中也注意对古树古建的保护。匾额楹联等临时拆下的文物，设置专门的库房进行存放，并依据档案记载等历史档案进行归位。重要的彩画用塑料包材完整覆盖，台阶及地面采取竹胶板封护性保护。周边的古树、叠石也用木板围挡起来，外面再缠绕草绳。

　　此次修缮替换了糟朽严重的大木构件，出现歪闪、倾斜或局部下沉的大木构件采用局部落架等方式校正，并按原形制、原材料修配缺失的门窗等构件。彩画的修缮措施也一直很谨慎，征求了古建专家的意见后，工作人员对残损严重的部分彩画进行了重绘，其他彩画尽可能保留并除尘。

　　基础设施也同步完善，工作人员还意外发现了院落里隐蔽的排水系统。“整个院落一共有5条排水暗沟，都是从院落里向太液池自然排水。”工作人员详细检查了排水暗沟，在尽量保持原样的基础上进行了整修加固，并进行了试排水，证明其可以继续使用。

　　在此次修缮中，工作人员还在漪澜堂及东所的晴栏花韵发现了灶坑和暖道夹层，根据合理保护及利用的原则，对其采取适当措施进行了现状保护及整修，为今后的展示利用创造了必要的条件。

　　布展

　　30件手工织绣留住宫廷“味道”

　　回归后的漪澜堂以室内原状式展览展陈的形式与游客重新见面。楠木包厢床上布置着手工织绣的炕宝座，宝座后设立屏风，再现乾隆所著游记《塔山北面记》内容，床上还配有玉石柄宝刀与仿紫檀嵌玉如意等较为常见的皇家休闲空间陈设品……进入漪澜堂室内，陈设布置庄重、规整。

　　殿内西墙上还悬挂着手工织绣装饰画——竹石双凤图挂屏及手工刺绣博古挂屏，极具清代宫廷色彩。北海公园研究室主任张冕说，像这样的织绣物品，在漪澜堂建筑群里一共有近30件，全部由宫廷织绣技艺传承手工制作，为的就是留住宫廷“味道”。

　　漪澜堂建筑群西侧南边的道宁斋，曾是乾隆皇帝读书吟咏的地方。一层西面墙上悬挂着具有宫廷装饰风味的一对百宝嵌挂屏，通过寿山石、岫玉、青金石等珍贵的材料组合成花鸟图案，显得富贵堂皇。条案上的仿古自鸣钟更是增添了生活气息。

　　“依托历史档案和资料，我们借鉴了同时期的殿室陈设，尽可能还原历史风貌，也营造更多氛围感，让游客一来到殿内就感受到当时的历史环境和背景。”张冕介绍。

　　本报记者 任珊 程功 摄

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）