世界杯:噪音和圆球里的秘密

作者: 奥秘精灵

南非世界杯开赛了!

文文开心极了,早早地就写好了作业,和爸爸一起坐在电视机前等着看球赛。

揭幕战开始了。文文感觉有点不对劲:“怎么这么吵呀?”

爸爸说:“你瞧看台上那些球迷,个个都拿着一个长喇叭在吹,不吵才怪呢!”

文文仔细瞧瞧,好像真是,大家都在吹着一个很长恨长、模样怪怪的喇叭:“这是什么喇叭?怎么这么长呀?”

“据说这是南非的一种传统乐器。世界杯这么多球迷,人手一个的话,这些做喇叭的南非人真是要赚翻了,哈哈。”爸爸打趣道。

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“呜呜嗞啦”是南非足球迷用于助威的大喇叭,最早起源于用非洲羚羊的角制成的一种用来驱赶狒狒的发声工具。现在大都用于球场上,表示加油、呐喊、庆祝。“呜呜嗞啦”可以发出超过一百分贝的噪音,有可能导致永久性听觉丧失,球迷们甚至需戴耳塞看球。

“难听”的“呜呜嗞啦”

要说什么抢了这届世界杯的风头?还用问嘛,当然是“呜呜嗞啦”!比赛期间,这种南非传统喇叭一直在球迷耳边嗡嗡地叫个不停,在现场以及电视观众中引起了很大的争议。为什么呜呜嗞啦的声音会这么“难听”呢?

原来,呜呜嗞啦其实就是一个长条形喇叭,通过往里吹气作响。吹的时候,演奏者的嘴唇将空气推入管道中,空气会在锥形孔中形成共振。如果只有一个呜呜嗞啦,而且是由专业演奏者吹的话,那么它听起来就如同一个狩猎用的号角。不过,一旦未经训练的普通球迷也开始吹呜呜嗞啦,声音可能就不那么悦耳了,调子和波动会断断续续,听上去像是大象吼叫。

这还只是一个普通球迷吹出不专业的声音,如果成千上万个球迷一起吹的话,那就更不悦耳了。因为每个人吹奏的时间并不一样,吹出来的频率也各不相同,声音此起彼伏,最后出来的效果自然就不那么悦耳了。

几场球赛看下来,文文实在受不了了。以前看球赛,球迷们也很热闹呀,欢呼、口哨同样不绝于耳,但还真不至于影响心情,反倒是增添了热闹的气氛。

这些呜呜嗞啦,可真称不上增添气氛了,它们是闹过头了!文文只能一再地将电视机音量调小。呜呜嗞啦为什么能发出这么大的响声呢?

锥形管导致分贝高

呜呜嗞啦可以吹得这么响,与孔的形状有关。呜呜嗞啦的吹孔呈锥形,可以产生频率为235赫兹的声音,还可以产生谐波,令频率加倍。谐波又叫泛音,就是除基频外其他频率的音。这些声音被分解成若干个不同频率纯音的叠加。这些频率都是某一基本频率的倍数。据测量,呜呜嗞啦产生的谐波十分强,最高时达到1630赫兹。锥形乐器比圆柱形乐器产生更响的高频率谐波,人耳往往对高谐波的频率比较敏感,听上去也就感觉更响。

一个研究声音软件的网站为了“拯救”众多饱受呜呜嗞啦声音之苦的足球观众,分析出可以在电脑上去除呜呜嗞啦声音的方法,观众可以在其网站上听到过滤前和过滤后的两种效果声。而在电脑上观看世界杯比赛的观众,还可以直接从其网站上下载“去呜呜嗞啦”解压缩软件。

英格兰的第一场小组赛对阵美国。文文是英格兰的忠实球迷,英格兰的球赛当然要看啦!可是,比赛进行到39分钟时,英格兰守门员格林面对美国球员邓普西并不刁钻的远射,出现低级失误,球脱手后滑入球门。

文文觉得这个失误真是奇怪极了,心想:这个格林看来是要“一漏成名”了!

让文文更加疑惑不解的是,在接下来斯洛文尼亚和阿尔及利亚的比赛中,阿尔及利亚门将查奥齐犯了同样的毛病,不幸成了本届世界杯“黄油手”第二人。

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“普天同庆”是2010年南非世界杯比赛用球“JABULANI”的中文翻译。作为阿迪达斯公司发布的第11个世界杯官方用球,这款足球设计倾注了赞助商大量心血,同样也寄托了东道主无限的希望:“JABULANI”源自班图语系中的祖鲁语,即“普天同庆”的意思。足球代表着一种能融合全世界的激情,邀约全世界球迷共享在南非举行的这场足球盛宴。

史上“最圆”的足球

除了外观,“普天同庆”在技术上实现了历史性的突破:组成球体的八片表皮使用了EVA和TPU相结合的材质,并采用球形制模方式实现三维立体结构,仅用八块表皮就将足球拼接完成,从而可以完美地包住球体内胆,使足球达到前所未有的圆度,从而使得“普天同庆”成为了有史以来“最圆的足球”,且运行更精准。

“普天同庆”的提速意味着球员在击球时一个小小的角度变化都会在足球飞行过程中被放大。但是如果球员熟悉了这个球,就能充分发挥出它的优势。

文文在网上搜索“普天同庆”,对这款特别的足球有了一些了解。他还发现,进攻球员大都认为,这个史上“最圆足球”过于柔滑的触感,让他们难以找准射门时该与脚接触的部位,守门员则抱怨诡异的弧线经常影响他们扑球时的判断力。

那么,“普天同庆”和普通足球还有什么区别呢?

表面太光滑影响判断

科学家把“普天同庆”和普通足球这两种球放入“卢卡斯风洞”中,风速调节至10米每秒。这个速度比运动员踢出的球在风中滑行的速度普遍要慢。同时,科学家还设置了烟雾系统,以观察球周围空气运动的情况,结果是它们的飞行速度完全一致。不过,“普天同庆”的球面更为光滑,球的摩擦力更小,因此球的飞行轨迹也更难判断。这款球光滑的球面缘于无缝合技术的使用,而原来的普通球是由许多皮块缝合而成,球面会有一些凹槽,造成飞行中伴有强烈的气流。

而事实是:球面越粗糙,越好判断它的飞行轨迹。所以,本届世界杯上门将们屡屡失误,将责任推在这个弧线“诡异”的足球身上,也就不足为怪了。

在“呜呜嗞啦”让人“崩溃”的嗡嗡声里,在“普天同庆”有点玄乎的弧线和路径中,小球迷文文度过了他的又一个世界杯之夏。不管“呜呜啦”有多吵,不管“普天同庆”有多少争议,因为它们,这届世界杯有点特别,这个夏天也有点特别。一个月下来,对于它们背后的科技小知识,文文也知道了不少。他很想像进七个球后的葡萄牙球员一样说:我爱普天同庆,我爱呜呜嗞啦!