亚洲杯首战告捷,这样的大宝天天见—足球赛中的科学

亚洲杯首战告捷,这样的大宝天天见—足球赛中的科学

1月7日,亚洲杯小组赛首轮,中国队首战吉尔吉斯斯坦(2:1)告捷。在于大宝打进关键球后,解说更是兴奋的提到:这样的大宝我们希望天天见,这不#于大宝 大宝天天见#的话题很快进入了微博热搜榜。足球比赛充满了激情与热血,更有球迷们的疯狂与呐喊。绿茵场上凭借球员的一停、一转、一传之间,对方的防线土崩瓦解,足球在他们的脚下充满魔力。虽然神奇,不过借助科学知识,我们便能秒懂那些神奇进球背后的原理。

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神奇的香蕉球

经典回放:1997年,法国四国足球邀请赛中,在巴西队对阵东道主法国队时,巴西球员罗伯特•卡洛斯在距球门35米远的地方起脚射门,足球在空中划了一追诡异的弧度,最终反弹入网。

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原理介绍:这是一记技惊四座的香蕉球。也被视为罗伯特•卡洛斯个人职业生涯的巅峰代表作之一。在水平方向上,足球不是笔直飞入球门的,而是划了一个让人捉摸不透的弧度,使人很难判断它的轨迹和落点。射出的足球之所以这样奇怪,与足球在空中飞行时的运动状态有关,如果细致观察的话就会发现, 在这个过程中,足球是高速自转的。

这里涉及的是流体力学的知识。我们身体周围充满了空气,当足球在空中自转的时候,就会搅动周围的空气,形成一流体漩涡。由于自转,足球前进时的两侧或者上下的受力情况是不一祥的。假如足球向前飞,并且从右向左自转,此时左边一侧的转动方向与足球前进方向一致, 而右边一侧向后转动。这时候,左右两边相对空气的速度就不同了,左边快,右边慢,而根据伯努利原理,运动快的这边压强小,所以足球会被推向左边,最终在飞行时划出一个越来越向左偏转且偏转幅度越来越大的弧线——这就构成了香蕉球的后半段路线。

而要制造出向左旋转的球,在踢球时,就不能一脚整个踢在足球上,而是要踢足球的左侧,通过摩擦使它旋转起来,向右前方飞出——这便形成了香蕉球的前半段路线。

于是,一个先向右飞出,然后在后半段急速左转的香蕉球就出现了。怎么样,神奇吧?

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怪异的电梯球

经典回放:2012年欧洲杯上,意大利队与克罗地亚队交锋的上半场中,意大利队的皮尔洛在22米外踢出任意球,足球飞过了“人墙”, 然后突然急速下坠,准确飞入球门左下的死角,让守门员猝不及防。

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原理介绍:这种很快地呈斜线往上飞,又以更大的陡度急坠,好像电梯急上急下的球,被称为电梯球。电梯球背后的原理主要是马格努斯效应。 球员的脚几乎全部都作用在往前的动能上,足球凌空瞬间获得高速,因此一开始急速直线前行。然而,足球是一个球体,在空中旋转前进时,会和周围气流形成流线型接触,造成紊流或湍流,就是旋转的气流,使足球忽左忽右或忽上忽下,最后以更大的陡度急坠,好像电梯一样急上急下。速度越快,晃动频率越高。

电梯球的原理和香蕉球不同,它几乎不旋转。而它的背后,则是弹道学原理——物体在极高速时会飞出一个不对称的抛物线,这需要一点数学计算,然后再绘制出弹道曲线。炮兵们对此都很熟悉,但对我们而言有点难。不过,同学们可以比较一下不同初始速度形成的轨迹曲线。

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要踢出电梯球,初始速度必须快,一般要接近150km/h,而且不能有旋转,足球在末段才会急速下沉,这要求球员能够在短时间爆发出力量,对球员的体能、体力是极大的挑战。一但踢出来,电梯球与香蕉球一样,极具美感,同时也威力巨大。

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参考文章:科学大众