看巴黎奥运会的比赛了吗？

球类运动可算是奥运会比赛中的“重头戏”

大伙观看比赛时有没想过

在这样多的球类运动中

哪种球球速最快？

哪种球飞得最远？

球速之“王”居然是它？

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备不一样的速度与运动轨迹。

那样问题来了，在这类球类运动中，速度最快的是哪种球？是让人热血沸腾的足球，是挥汗如雨的网球，还是快得看不清轨迹的乒乓球？

答案其实是—外形最不像球的羽毛球！

现在吉尼斯官方认同的最快的羽毛球记录来自丹麦选手科丁，2017年1月十日，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

羽毛球为何能飞得那样快？缘由其实并不复杂，主如果由于羽毛球比较轻（重量只有5克），并且球拍足够长（低于680mm）。

图源：Annu. Rev. Fluid Mech

各种球的尺寸、重量及速度等基本参数

球体在空中的运动总是只遭到空气阻力和重力有哪些用途，它的速度一般只能渐渐减小（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，羽毛球很轻，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平米），实质大小要依据球场的地形来确定。

不只这样，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，实行阿波罗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，也是现在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

高尔夫球有一个叫人暴跌眼镜的现象：越是光滑的高尔夫球，越是飞不远。

大家都觉得，球形是最完美的形体，表面越是光滑，则在飞行的过程中，球面与大方的摩擦就越少，同等用力的状况下，理应飞得越远。但，高尔夫球不是如此。

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，它在飞行中所遭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，前后重压差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。现代核潜艇用“水滴型”外形就是为了降低形状阻力。

图源：科普中国

如上图，顶部的垂直竖版，其形体阻力最大，缘由是其后方的“低压区”面积最大，第二个球体的低压区有所降低，直至底部的水滴型，其形状阻力最小。通过流体力学实验，大家发现，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有哪些用途，这使得平滑的气流能顺着球体表面延伸到更靠后的地方时才产生离别。

图片来自航空航天工程师Jeffrey A. Scott

最受青睐的球类运动——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，那样大家也一块儿看看足球缝线对足球轨迹的影响。

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，也是近期几届世界杯中，最饱受批评的一个足球。在它还刚刚问世时，生产商就宣传闻：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’的最好临界速度是多少。”

蝴蝶球轨迹

蝴蝶球指的是球在空中飞行时几乎没旋转，从而致使它的飞行轨迹不可预测，守门员非常难判断。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，因为左右不对称，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。

常规足球一般将32块球面通过缝线拼合而成，缝线的总长度与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，因为其总缝线长度非常短，致使其成为当时最光滑的足球，经过空气动力学试验，大家发现，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，与任意球的典型球速。

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