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    2. 歐洲杯里的科學:電梯球和香蕉球如何踢出來的?
      2016-06-19 10:33:00 來源: TechWeb

      如果說時下最流行的談資是什么,那么“歐洲杯”絕對排得進前三。2016年法國歐洲杯(UEFAEuro2016)將從當?shù)貢r間2016年6月10日一直進行到7月10日,共有24支隊伍參賽,比賽將在法國境內9座城市的12座球場內舉行。

      隨著比賽的進行,關注度也愈發(fā)高漲,很多真球迷陶醉在法國東道主揭幕戰(zhàn)首勝,或是英格蘭補時被絕殺延續(xù)48年首戰(zhàn)不勝。而大院er作為一個偽球迷,發(fā)現(xiàn)在閑暇時光已經(jīng)無法加入群眾聊天的行列,所謂的“大奉先”伊布、“小胖”魯尼、“克羅地亞版齊達內”莫德里奇、“法國新星”格列茲曼、“9分鐘進5球”萊萬等等,大院er全都不認識哎,只有那個抹著清揚洗發(fā)水的C羅在廣告中常見,但是好像真球迷很少聊他呢(流淚.jpg)。

      為了能夠融入群眾,團結同志,大院er決定冒充一次真球迷,利用自己的專業(yè)跟大家談談如何在不認識球星的情況下,也能裝成自己很懂足球。

        任意球破門的兩大神器:

        倚(dian)天(ti)劍(qiu) 屠(xiang)龍(jiao)刀(qiu)


      足球是一個團體性的競技項目,幾乎所有的進球,都是靠團隊共同努力。如果想單憑一己之力扭轉乾坤,取得勝利,只有一種方式——任意球得分。在足球場上,能夠靠任意球直接破門的球員,相當于古代小說中行走江湖的刺客,能夠殺人于無形。而他們憑借的利器,主要是兩種——電梯球和香蕉球。


      這里指的當然不是真正的“電梯”和“香蕉”,聽不懂的朋友別著急,聽我慢慢說。

      6月12日,威爾士2比1取勝斯洛伐克,比賽第10分鐘,威爾士獲得前場30碼任意球,貝爾左腳罰出的任意球,在越過人墻之后急速下墜,門將撲救不急。威爾士1:0取得領先。


      讓我們看一下網(wǎng)友用動畫模擬的進球過程,我們能夠清晰地看到,球在越過人墻之后,迅速地下落,使守門員無法準確撲救,造成了進球。我們通常把這種極速下墜的球,稱為“電梯球”。


      至于江湖傳說的另一神器——香蕉球,因為球運動的路線是弧形的,類似香蕉形狀,因此以“香蕉球”得名。而且由于其代言人顏值極高,所以“香蕉球”幾乎達到家喻戶曉的程度,英格蘭帥哥貝克漢姆杰出的香蕉球功夫,被中國球迷譽為“貝氏弧線”。


      貝克漢姆及“貝氏弧線”(來源于網(wǎng)絡)貝克漢姆及“貝氏弧線”(來源于網(wǎng)絡)
        試想,如果你能在朋友面前講清楚為什么球會飛出這樣詭異的弧線,并告訴他們如何能夠學會這些絕技,我相信,你一定會讓這些真球迷眼前一亮!

        香蕉球原理

        香蕉球為什么會在飛行中拐彎?

      這就不得不提到著名的伯努利原理,即流體速度增加將導致壓強減小,流體速度減小將導致壓強增加。


      如圖,當足球在空中一邊飛行一邊自轉時,其一側空氣轉動的線速度和球的前進速度疊加,使得迎面氣流相對速度增加;而另一側情況恰恰相反,自轉線速度和前進速度部分抵消,氣流相對速度被削弱,從而使球的兩側氣流相對球的速度不同。根據(jù)伯努利原理,空氣流速度大的一側會形成一個低壓區(qū)域,而另一側則形成高壓區(qū)域。足球兩側的壓力差,就導致球受一個從高壓區(qū)指向低壓區(qū)的合力作用,這個合力使球偏離原直線運動方向。

      “大院er啊,這圖也看不懂?。 ?/p>

      那我再換個方式舉栗子


      設想一下,有個小朋友跟著一個超級大的足球一起向前運動,當球體本身不轉動的時候,他無論在左側還是右側,都會受到同樣迎面而來的空氣流拂面。而當球體本身開始高速旋轉時,在右側的他會發(fā)現(xiàn)足球轉動所產(chǎn)生的風力能夠部分抵消之前的拂面氣流;而在左側時,他將同時受到拂面氣流和足球轉動所帶動的風力兩者的疊加作用。這就是為什么足球在旋轉時,兩側流體速度不同,進而最終導致了上文提到的壓力差,使足球按照弧線飛行。

      所以,踢出香蕉球的秘訣主要在于球的旋轉,球旋轉的越快,兩邊的壓力差越大,球的弧線也越明顯。

      歷史上,首先發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的科學家名叫Magnus,所以我們把這種原理叫做馬格努斯效應。這種弧線球同樣應用在乒乓球的弧圈球,籃球的空心籃,棒球的旋轉球等方面。

        “屠龍刀”使用秘籍:

      對于右腳球員,想要踢出香蕉球,接觸球的部位應該在皮球右下側,需要利用大腿發(fā)力,為了提高球的旋轉速度,球員必須扭擺全身,讓身體完全傾斜來增大皮球的內旋速度,人身體包括腿部產(chǎn)生的自旋性使得腳背觸球的瞬間,讓皮球帶有強烈的旋轉。

        電梯球原理

      電梯球跟香蕉球截然不同,它需要運動員使用腳背內側踢出旋轉極小但到球門前突然變線下墜的“S型”球,有人形象地比喻為“先將電梯迅速升到6樓,再急速降到1層”。除此以外,電梯球還有一個特點就是,在飛行的過程中,會有一定的飄忽感,讓守門員不好防守。排球中的“飄球”也是同樣原理,高水平運動員可以讓排球過網(wǎng)后出現(xiàn)周期性的擺動或者突然下墜。

      首先,電梯球為什么會突然下落?

      我們以上文貝爾的進球為例,他最初主罰任意球的初始球速達到了97公里/小時,按照下圖所示的實驗室測量結果,此時的阻力非常小,所以球會隨著初始作用方向迅速上升前進,在皮球飛行過程中逐步減速,當達到某一個臨界值時(科學上用臨界雷諾數(shù)表示),空氣阻力將迅速成倍增加,球瞬間失速,形成下墜球。按照下圖的風洞實驗結果可以看到,在皮球大概降速為50公里/小時時阻力就將成倍增加,形成下墜球。所以,踢電梯球需要距離球門一定的距離,才能發(fā)揮威力,否則皮球還沒來得及失速下降,就超過球門的位置了。

      其次,電梯球為什么會飄忽不定?

      電梯球的關鍵在于球身旋轉速度很小,球員踢球使出的全部力量幾乎都轉變?yōu)榱饲靶蟹较虻膭幽?,皮球在剛踢出的瞬間就獲得了極高的速度。由于現(xiàn)代足球設計越來越輕質,同時為了防止皮球過“圓”,還特別增加了縫深和摩擦,使得皮球在高速前行過程中,很容易由于表面粗糙度不同,導致產(chǎn)生局部氣壓差,最終讓皮球出現(xiàn)小范圍的飄忽晃動,忽上忽下,忽左忽右,難以判斷。

      實驗表明,在高速飛行時,“粗糙”的球體要比“純圓”的球體阻力更小,飛得更快更遠;另外,從圖上可以看出,“粗糙”本身也容易造成不平衡的“飄忽晃動”。

      所以,根據(jù)上述原理,想要利用電梯球破門,至少要具備三個要素:

      球幾乎不旋轉

      初始球速非常高

      距離球門比較合適的距離

        “倚天劍”使用秘籍:

      電梯球觸球部位及觸球方式較為特殊,需要利用腳背偏內側接觸皮球,接觸面積越大越好。踢球時小腿快速發(fā)力,用腳背猛抽球身中下端,讓球幾乎無旋轉飛出。由于球速很快,一旦球被踢高就無法實現(xiàn)快速墜落,因此踢球時必須要控制好發(fā)力部位,努力壓低球的線路才能獲得好的效果。


      專業(yè)的球員在射門時平均球速一般在87千米/小時到96千米/小時,少數(shù)球員能夠踢出超過100千米/小時的球速,球速快的球員在場上的有效射程也更遠,可以像成名劍客一樣于萬軍之中取對方上將首級。

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