歐洲杯里的科學(xué):電梯球和香蕉球如何踢出來(lái)的?
2016-06-19 10:33:00 來(lái)源: TechWeb

如果說(shuō)時(shí)下最流行的談資是什么,那么“歐洲杯”絕對(duì)排得進(jìn)前三。2016年法國(guó)歐洲杯(UEFAEuro2016)將從當(dāng)?shù)貢r(shí)間2016年6月10日一直進(jìn)行到7月10日,共有24支隊(duì)伍參賽,比賽將在法國(guó)境內(nèi)9座城市的12座球場(chǎng)內(nèi)舉行。

隨著比賽的進(jìn)行,關(guān)注度也愈發(fā)高漲,很多真球迷陶醉在法國(guó)東道主揭幕戰(zhàn)首勝,或是英格蘭補(bǔ)時(shí)被絕殺延續(xù)48年首戰(zhàn)不勝。而大院er作為一個(gè)偽球迷,發(fā)現(xiàn)在閑暇時(shí)光已經(jīng)無(wú)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(dá)內(nèi)”莫德里奇、“法國(guó)新星”格列茲曼、“9分鐘進(jìn)5球”萊萬(wàn)等等,大院er全都不認(rèn)識(shí)哎,只有那個(gè)抹著清揚(yáng)洗發(fā)水的C羅在廣告中常見(jiàn),但是好像真球迷很少聊他呢(流淚.jpg)。

為了能夠融入群眾,團(tuán)結(jié)同志,大院er決定冒充一次真球迷,利用自己的專(zhuān)業(yè)跟大家談?wù)勅绾卧诓徽J(rèn)識(shí)球星的情況下,也能裝成自己很懂足球。

  任意球破門(mén)的兩大神器:

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


足球是一個(gè)團(tuán)體性的競(jìng)技項(xiàng)目,幾乎所有的進(jìn)球,都是靠團(tuán)隊(duì)共同努力。如果想單憑一己之力扭轉(zhuǎn)乾坤,取得勝利,只有一種方式——任意球得分。在足球場(chǎng)上,能夠靠任意球直接破門(mén)的球員,相當(dāng)于古代小說(shuō)中行走江湖的刺客,能夠殺人于無(wú)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(dāng)然不是真正的“電梯”和“香蕉”,聽(tīng)不懂的朋友別著急,聽(tīng)我慢慢說(shuō)。

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(chǎng)30碼任意球,貝爾左腳罰出的任意球,在越過(guò)人墻之后急速下墜,門(mén)將撲救不急。威爾士1:0取得領(lǐng)先。


讓我們看一下網(wǎng)友用動(dòng)畫(huà)模擬的進(jìn)球過(guò)程,我們能夠清晰地看到,球在越過(guò)人墻之后,迅速地下落,使守門(mén)員無(wú)法準(zhǔn)確撲救,造成了進(jìn)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(shuō)的另一神器——香蕉球,因?yàn)榍蜻\(yùn)動(dòng)的路線是弧形的,類(lèi)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(dá)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(guó)球迷譽(yù)為“貝氏弧線”。


貝克漢姆及“貝氏弧線”(來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))貝克漢姆及“貝氏弧線”(來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))
  試想,如果你能在朋友面前講清楚為什么球會(huì)飛出這樣詭異的弧線,并告訴他們?nèi)绾文軌驅(qū)W會(huì)這些絕技,我相信,你一定會(huì)讓這些真球迷眼前一亮!

  香蕉球原理

  香蕉球?yàn)槭裁磿?huì)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(dǎo)致壓強(qiáng)減小,流體速度減小將導(dǎo)致壓強(qiáng)增加。


如圖,當(dāng)足球在空中一邊飛行一邊自轉(zhuǎn)時(shí),其一側(cè)空氣轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度和球的前進(jìn)速度疊加,使得迎面氣流相對(duì)速度增加;而另一側(cè)情況恰恰相反,自轉(zhuǎn)線速度和前進(jìn)速度部分抵消,氣流相對(duì)速度被削弱,從而使球的兩側(cè)氣流相對(duì)球的速度不同。根據(jù)伯努利原理,空氣流速度大的一側(cè)會(huì)形成一個(gè)低壓區(qū)域,而另一側(cè)則形成高壓區(qū)域。足球兩側(cè)的壓力差,就導(dǎo)致球受一個(gè)從高壓區(qū)指向低壓區(qū)的合力作用,這個(gè)合力使球偏離原直線運(yùn)動(dòng)方向。

“大院er啊,這圖也看不懂啊!”

那我再換個(gè)方式舉栗子


設(shè)想一下,有個(gè)小朋友跟著一個(gè)超級(jí)大的足球一起向前運(yùn)動(dòng),當(dāng)球體本身不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候,他無(wú)論在左側(cè)還是右側(cè),都會(huì)受到同樣迎面而來(lái)的空氣流拂面。而當(dāng)球體本身開(kāi)始高速旋轉(zhuǎn)時(shí),在右側(cè)的他會(huì)發(fā)現(xiàn)足球轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的風(fēng)力能夠部分抵消之前的拂面氣流;而在左側(cè)時(shí),他將同時(shí)受到拂面氣流和足球轉(zhuǎn)動(dòng)所帶動(dòng)的風(fēng)力兩者的疊加作用。這就是為什么足球在旋轉(zhuǎn)時(shí),兩側(cè)流體速度不同,進(jìn)而最終導(dǎo)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(zhuǎn),球旋轉(zhuǎn)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(xué)家名叫Magnus,所以我們把這種原理叫做馬格努斯效應(yīng)。這種弧線球同樣應(yīng)用在乒乓球的弧圈球,籃球的空心籃,棒球的旋轉(zhuǎn)球等方面。

  “屠龍刀”使用秘籍:

對(duì)于右腳球員,想要踢出香蕉球,接觸球的部位應(yīng)該在皮球右下側(cè),需要利用大腿發(fā)力,為了提高球的旋轉(zhuǎn)速度,球員必須扭擺全身,讓身體完全傾斜來(lái)增大皮球的內(nèi)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(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)。

  電梯球原理

電梯球跟香蕉球截然不同,它需要運(yùn)動(dòng)員使用腳背內(nèi)側(cè)踢出旋轉(zhuǎn)極小但到球門(mén)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(gè)特點(diǎn)就是,在飛行的過(guò)程中,會(huì)有一定的飄忽感,讓守門(mén)員不好防守。排球中的“飄球”也是同樣原理,高水平運(yùn)動(dòng)員可以讓排球過(guò)網(wǎng)后出現(xiàn)周期性的擺動(dòng)或者突然下墜。

首先,電梯球?yàn)槭裁磿?huì)突然下落?

我們以上文貝爾的進(jìn)球?yàn)槔畛踔髁P任意球的初始球速達(dá)到了97公里/小時(shí),按照下圖所示的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果,此時(shí)的阻力非常小,所以球會(huì)隨著初始作用方向迅速上升前進(jìn),在皮球飛行過(guò)程中逐步減速,當(dāng)達(dá)到某一個(gè)臨界值時(shí)(科學(xué)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(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到,在皮球大概降速為50公里/小時(shí)時(shí)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(mén)一定的距離,才能發(fā)揮威力,否則皮球還沒(méi)來(lái)得及失速下降,就超過(guò)球門(mén)的位置了。

其次,電梯球?yàn)槭裁磿?huì)飄忽不定?

電梯球的關(guān)鍵在于球身旋轉(zhuǎn)速度很小,球員踢球使出的全部力量幾乎都轉(zhuǎn)變?yōu)榱饲靶蟹较虻膭?dòng)能,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(shè)計(jì)越來(lái)越輕質(zhì),同時(shí)為了防止皮球過(guò)“圓”,還特別增加了縫深和摩擦,使得皮球在高速前行過(guò)程中,很容易由于表面粗糙度不同,導(dǎo)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(dòng),忽上忽下,忽左忽右,難以判斷。

實(shí)驗(yàn)表明,在高速飛行時(shí),“粗糙”的球體要比“純圓”的球體阻力更小,飛得更快更遠(yuǎn);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(dòng)”。

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

球幾乎不旋轉(zhuǎn)

初始球速非常高

距離球門(mén)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(nèi)側(cè)接觸皮球,接觸面積越大越好。踢球時(shí)小腿快速發(fā)力,用腳背猛抽球身中下端,讓球幾乎無(wú)旋轉(zhuǎn)飛出。由于球速很快,一旦球被踢高就無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速墜落,因此踢球時(shí)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(zhuān)業(yè)的球員在射門(mén)時(shí)平均球速一般在87千米/小時(shí)到96千米/小時(shí),少數(shù)球員能夠踢出超過(guò)100千米/小時(shí)的球速,球速快的球員在場(chǎng)上的有效射程也更遠(yuǎn),可以像成名劍客一樣于萬(wàn)軍之中取對(duì)方上將首級(jí)。

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