Такие, как Лионель Месси и Криштиану Роналду, известны во всем мире своим опытом в искусстве штрафного удара. Будь то бигуди в верхнем углу или громоподобный водолаз, свободный удар - жизненно важная часть современной игры. Но как наука может забить гол?
Руководящим принципом является эффект Магнуса. Изученный немецким физиком Генрихом Густавом Магнусом, этот закон физики показывает, что воздушный поток определенным образом искажается вокруг любого вращающегося цилиндра или сферы.
Если шар вращается против часовой стрелки, его левая сторона будет испытывать меньшее сопротивление, поскольку он движется в том же направлении, что и поток воздуха, а правая сторона вращается против набегающего воздуха, увеличивая сопротивление. Это создает дисбаланс давления: правая сторона мяча испытывает более высокое давление, а левая сторона испытывает более низкое давление. Именно этот дисбаланс заставляет шар двигаться в область с более низким давлением, таким образом, скручиваясь влево.
Но стиль свободных ударов Криштиану Роналду - совершенно другая игра с мячом. Идея, лежащая в основе невероятно мощного отклоняющегося штрафного удара, заключается в том, чтобы как можно меньше вращаться. Когда воздух проходит через шар, образуется пограничный слой, который представляет собой воздушную подушку, которая очень плотно прилипает к поверхности шара. Если несовершенство шара нарушит этот воздушный поток, он будет отклоняться в воздухе.
Быстро вращающийся футбол не будет сильно отклоняться, но мяч будет ударяться ровно, так как у него будет больше времени, чтобы двигаться в направлении разрушения. Поэтому, когда Роналду бьет по мячу с небольшим отскоком, любое незначительное несовершенство футбола заставит его двигаться во время полета и превзойти многих бедных, сбитых с толку вратаря.
Физика свободного удара
Почему футбольные мячи могут быть слишком круглыми
Официальный футбольный мяч на чемпионате мира 2010 года в Южной Африке, известный как Джабулани, вызвал ужас у вратарей и нападающих. Отсутствие панелей на шаре и использование внутренней строчки сделали его самым круглым мячом за всю историю. Однако округлость мяча вызвала у игроков большую путаницу из-за его совершенно непредсказуемого отклонения. Полевым игрокам это не понравилось, потому что отсутствие несовершенств означало меньшее сцепление между мячом и ногой, что означало, что они изо всех сил пытались придать вращение мячу. Между тем вратари не могли предвидеть траекторию, потому что у нее была привычка внезапно замедлять полёт или взлетать, что-то вроде пластикового надувного мяча.
Для получения дополнительной информации о науке и технике, посетите наш веб-сайт сейчас. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить последнюю цифровую версию на свое устройство iOS или Android. Чтобы никогда не пропустить выпуск журнала «Как это работает», подпишитесь сегодня!
10 чувств, которые ты никогда не знал
Как организм сжигает жир?
Почему астма затрудняет дыхание?