足球比賽中的科學小知識揭祕 足球場上的香蕉球
如果您經常觀看足球比賽,一定見過罰前場直接任意球。這時候,通常是防守方五六個球員在球門前組成一道“人牆”,擋住進球路線;進攻方的主罰隊員,起腳一記勁射,球繞過了“人牆”,眼看要偏離球門飛出,卻又沿弧線拐個彎來直入球門,讓守門員措手不及,眼睜睜地看著球進了大門。這就是頗為神奇的“香蕉球”。
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來源:265網路社群
那麼,為什麼足球會在空中沿弧線飛行呢?您能作出合理的解釋嗎?
主罰球員突然一記猛射,足球繞過“人牆”,眼看就要偏離球門卻又轉過彎來直奔死角。能踢出這種路線是弧形的“香蕉球”的球員可沒有魔法,而是通過不斷練習,以流體力學的原理讓對方守門員望球興嘆。
“香蕉球”為什麼能以弧線飛行?以右腳球員為例,當球員用右腳內側“搓”球時,由於與腳內側的摩擦,足球在向球門方向運動時會產生逆時針方向的旋轉。當球轉動時,空氣就與球面發生摩擦,在球周圍產生與球旋轉方向一致的氣流。
由於足球向球門方向運動,旋轉方向為逆時針(右腳搓球),而球左側摩擦產生的氣流的流動方向與飛行中迎面遇到的氣流方向相同,因此球左側的空氣流動速度較快。與此同時,球右側的這兩股氣流的方向相反,所以球右側氣流速度較慢。
快速旋轉的足球在飛行過程中周圍的氣流分佈示意圖
流體力學中的伯努利原理認為,在流水或氣流裡,如果流速慢,對旁側的壓力就大,如果流速快,對旁側的壓力就小。依據這一原理,右腳內側搓起的“香蕉球”在飛行時會感受到一個橫向的壓力差,形成橫向作用力(即馬格努斯力),使原本向右飛行的球逐漸向左偏轉。反之用左腳內側搓起的“香蕉球”則先向左飛再向右偏轉。
瞭解了基本原理,球員在練習“香蕉球”時該考慮什麼因素呢?除去風向、風速和氣壓等外界因素的影響,就球員本身來說,球與落點之間的距離、出球的作用力、腳與球的接觸時間、出球作用力方向和球心連線的夾角等都會對“香蕉球”飛行時的橫向作用力產生影響。
一般來說,球員的出球角度都是比較固定的,但由於球在飛行過程中還要受到空氣阻力的影響,球員必須大力將球以很快的初速度踢出。例如,足球在空中飛行的平均速度通常在每秒25米左右,而“香蕉球”高手卻能以每秒35米的速度將球踢出。
萬人迷貝克漢姆可是“香蕉球”高手
“貝氏弧線”身體姿勢解析
作者:羅築華、劉劍鋒
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