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
生产性服务业赋能经济高质量发展******
作者:夏杰长(中国社会科学院财经战略研究院副院长)、谭洪波(副研究员)
生产性服务业是促进技术进步、提高生产效率、保障工农业生产活动有序进行的服务行业。它是与制造业直接相关的配套服务业,是从制造业内部生产服务部门独立发展起来的新兴产业,本身并不向消费者提供直接的、独立的服务效用。按照国家统计局新发布的行业分类,生产性服务业分为10个大类、35个中类、171个小类,包括通用航空、仓储和邮政快递、生产性租赁、人力资源管理、职业教育培训、批发与贸易经纪代理、信息服务、金融服务、研发设计与其他技术服务等。生产性服务不直接参与生产或者物质产品的转化,但却是生产制造须臾不可或缺的产业活动。国内外经济发展的经验表明,生产性服务业在支撑和壮大实体经济方面的作用正在不断增强,各国生产性服务业的增加值和就业贡献在国民经济中的比重都呈现逐渐增加的趋势,生产性服务业作为中间投入品对其他产业的发展发挥着越来越重要的支撑作用。推进高质量发展,必须充分认识加快发展生产性服务业对壮大实体经济的重要意义,并适时提出更好促进生产性服务业赋能实体经济的政策举措。
生产性服务业是壮大实体经济的重要支撑
作为实体经济重要基础的制造业是生产性服务业存在的前提条件。作为一类独立的产业,生产性服务业产生的时间晚于制造业和农业。最初,许多生产性服务环节是置于制造业内部的,还未成为独立的产业,后来随着市场竞争的加剧和社会分工的不断深化,生产性服务业与制造业和农业逐渐分离,这种分离又分为两种类型。第一种分离是制造业企业为提高自身生产效率并保持核心竞争力,将作为辅助活动的生产性服务业逐渐分离出来,这种辅助活动往往是一些通用性生产性服务,比如人力资源管理、财务管理、营销服务、研发设计等,分离出来的通用性生产性服务企业基于规模经济的考虑,除了为原有的制造业企业提供服务外,还为其他各类企业和产业提供相同的服务,逐渐形成独立的行业并发展壮大,这种分离可以称之为实体经济的“投入服务化”。第二种分离是制造业企业凭借长期生产经营中积累的与自身产品相关的独特优势,分离出能独立为下游产业提供服务的企业,如围绕维修、安装、整体解决方案、金融、租赁等业务形成的独立企业,它们为下游企业提供专业化的服务和产品,这种分离可以称为实体经济的“产出服务化”。值得进一步说明的是,在生产性服务业从制造业分离出来走专业化发展道路之后,也出现了生产性服务业自身的裂变,裂变后的不同生产性服务行业之间也会形成上下游关系,虽然其中一些生产性服务业没有直接投入制造业,但最终还是通过其他生产性服务业进入实体经济,这是由生产性服务业的中间投入品属性所决定的。
实体经济实现高质量发展,需要专业化、高端化的生产性服务业作为支撑。生产性服务业的发展水平决定着产业结构、生产规模和生产效率。经济高质量发展需要重点发展战略性新兴产业、先进制造业,生产性服务业为生产服务,重点在于为先进制造业服务、为战略性新兴产业服务。我国面临的“卡脖子”技术虽然大部分集中在制造业,但掌握其中专利的往往是一些相对独立的提供技术服务的研发中心,这些研发中心属于生产性服务行业。由此可见,专业化和高端化的生产性服务业是高端制造业所不可或缺的。目前,我国专业化和高端化的生产性服务业发展相对不足,一定程度上制约了作为实体经济重要基础的高端制造业的发展。2022年中央经济工作会议将“推动制造业高质量发展”作为2023年的一项重点工作,其中特别强调“推动先进制造业和现代服务业深度融合,坚定不移建设制造强国”,这充分反映了服务业尤其是生产性服务业对于促进高端制造业发展进而实现实体经济高质量发展的重要支撑作用。
加快发展生产性服务业的着重点
促进生产性服务业与制造业的“分离”与“融合”相结合,形成良性的产业生态系统。所谓分离,是指生产性服务环节与制造环节相互分离,成为相互独立的市场主体。这种分离可以给原本属于制造业的生产性服务业更多发展空间和决策自主权,除了服务原来的企业,还可以为更广泛的市场提供服务,从而发挥生产性服务业的规模经济优势。所谓融合,是指服务过程与制造过程的融合,具体形式包括两个方面:一是发展服务型制造,即生产性服务企业为了给客户提供更加专业化和多样化的服务,根据自己的专长、创意推出与自身服务相结合的某种有形的制成品;二是促进制造业服务化,即制造业企业结合自身产品特点、生产经营中积累的各种优势,推出相关的专业化和定制化服务,包括与制造业产品相关的售前、售中和售后服务,以提高制造业企业自身产品的性能、寿命,并促进交易达成、提高市场占有率。通过上述分离与融合,有助于形成良性的产业生态系统。
加快形成有利于生产性服务业和制造业融合互促的创新体系。促进生产性服务业和制造业的融合发展,进一步壮大实体经济,需要构建强有力的创新支撑体系。国际经验显示,依托关键核心技术和知识产权保护制度牢牢占据全球产业分工的优势地位,是一个国家掌握全球产业链和供应链话语权的重要抓手。加快形成有利于生产性服务业和制造业融合互促的创新体系,应重点从以下方面着手:加强人才队伍建设,比如建立职业教育和普通高等教育有机结合的多层次人才培养体系;进一步优化现有的双创体系,建立“卡脖子”技术重点攻关团队,畅通技术成果转化通道;用好金融工具,大力发展风险投资和私募股权投资,建设多层次资本市场,为创新企业成长壮大做好金融支撑。
积极推动生产性服务业的数字化转型。部分生产性服务业脱离实体经济独自运转的一个重要原因,是上下游客户之间存在信息不对称甚至是信息隐藏行为。生产性服务提供商在难以获得下游客户的某些信息时,基于对风险和资产专用性等方面的考虑,会谨慎提供服务,结果导致生产性服务业对实体经济的支持不足,比如金融行业因信息不对称导致对实体经济的支持不足等问题。而当前以大数据、物联网、移动互联网、云计算、人工智能、区块链等为代表的数字技术在产业层面的广泛应用,可以有效克服因信息不对称引发的生产性服务业对实体经济支持不足的问题。通过产业数字化和数字产业化以及在此基础上发展起来的平台经济,制造业、农业等领域的客户可以有效向生产性服务业传递自身的个性需求,生产性服务企业可以有效捕获市场需求及客户类型等信息,进而提供更加专业化、个性化、低风险和低成本的服务。生产性服务业的数字化和平台化发展也有利于市场的一体化建设,因为数字技术能有效提高生产性服务的可贸易程度从而显著降低贸易成本,推动生产性服务业不断扩大远程服务的范围。
扩大服务业对内开放,构建统一和有序竞争的生产性服务业市场。许多生产性服务业属于典型的知识和技能密集型行业,这些行业往往初始投入较高而边际成本较低,属于典型的规模报酬递增行业,这一特性意味着,它们只有在大规模的统一市场中才能明显降低平均成本。大规模的统一市场不但有利于生产性服务业的专业化发展,还可以为实体经济提供成本更低和专业化程度更高的中间投入。
服务业“引进来”与“走出去”相结合,积极利用国外优质服务资源。与制造业发达国家的生产性服务业相比,我国生产性服务业国际化程度相对低,表现为海外营收占总营收的比重低、对外开放程度低等特点,导致我国高端制造业对国外的生产性服务业依赖程度较高。为改变这一现状,应积极利用国际资源发展高端生产性服务业:继续扩大服务业对外开放,通过吸引国际高端人才和投资获得更多溢出效应;鼓励生产性服务业企业“走出去”,不断提升自身发展能力。
《光明日报》( 2023年01月10日 11版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)