【物理原理】让我们一起来了解足球进球的物理原理

2022-12-27 0 489

原副标题:【力学基本原理】让他们一起来介绍篮球入球的力学基本原理

沙特阿拉伯亚洲杯交战十分激烈,赛场上精彩绝伦,当代篮球不仅在准则和赛事阵形等体能微观有了长足进步的发展,而且总的来说也有许多改良和技术创新。比如有的是名帅招入“菠萝球”和“升降机球”等,是颇具气质和质感的打球方式,在两栖作战中充分发挥出独有的杀伤力。

在昨晚战平马竞的赛事中,西班牙名帅C罗罚球点球头球,打进他在该届亚洲杯的第一枚入球,这也让他成为历史上第二个已连续在四届男足亚洲杯上入球的球星。作为一位颇受各阶层女球迷钟爱的了不起名帅,C罗给他们第一印象最重的粒入球,还应该是他在2018年亚洲杯上其罚球的粒头球。

上面镜头所展现出的是在2018年亚洲杯上,C罗在战平意大利队时招入的那脚轻松的头球。因为不论从决定性,还是罚球的产品质量来看,那个入球都可说是是精彩绝伦。

再来简述呵呵↓

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换个视角观赏↓

【物理原理】让我们一起来了解足球进球的物理原理

当时电视转播的篮球解说,包括新闻媒体都说C罗沙芥头球是个众所周知的“升降机球”。

那问题来了,什么是“升降机球”?怎么招入来的?C罗那个球呢“升降机球”?女球迷们常说的“菠萝球”和“树叶球”又与它答不同?

上面,他们从力学视角一起来看一看这三种球,它在滑翔过程中蕴含怎样的科学知识基本原理↓↓↓

菠萝球

先来说说菠萝球。

菠萝球,因为球的运动轨迹是弧形的,类似菠萝形状,因此以“菠萝球”得名。“男神”球星贝克汉姆就以擅踢菠萝球著称,有“贝氏弧线”的美誉。

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△贝氏弧线,精准制导

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△2001年亚洲杯预选赛,贝克汉姆踢进希腊队的这粒头球,不仅有着轻松弧线,而且帮助英格兰最终挺进2002年亚洲杯决赛圈,价值连城。

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△而在女球迷心中,最神奇的菠萝球,是巴西左脚将罗伯特·卡洛斯在1997年四国邀请赛上的这记“天外飞仙”。

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△那个视角看,卡洛斯向角旗猛地抽射,篮球躲过人墙后,却拐弯朝球门而去。

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△不过要论弧度,有史以来弧度最大的头球,当属荷甲哥德堡队队员尼尔森这一脚世界波。皮球从右到左,剧烈转弯,如此大的弧线,诡异至极。

这些不可思议的入球,吸引着力学学家参与到对篮球运动轨迹的分析中来。

实际上,菠萝球(弧线球)就源于力学现象——马格努斯效应

那个理论解释起来有一点点难,各位看官请尽量理解。

假设在无风的情况下,篮球以一定速度直线运动,此时,气流只会对皮球产生阻力。如果试图“大力出奇迹”,直线射门时,除非你瞄得很准,否则很可能打到人墙,或者偏出球门。

怎样能让篮球越过人墙后拐入球门呢?

答案:让篮球旋转起来。

球星在打球的一刹那,通过摩擦使篮球产生旋转。当篮球在空中一边滑翔一边自转时,也会带动周围气流旋转。

球的一侧,旋转产生的气流和滑翔中的相对气流的方向相同,气流速度加快;另一侧,旋转产生的气流和滑翔中的相对气流的方向相反,气流速度减小。

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两侧气流相对球的速度不同,会形成压力差。气流速度小,压强大;气流速大,压强小。那个时候,高压区会向低压区产生一个横向力。

旋转的篮球在滑翔中受横向力的影响,会有明显的偏转,从而形成弧线。这是马格努斯效应。

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菠萝球的关键是球星触球时一刹那的脚法——不仅要使球向前,而且要使球急速旋转。不同的旋转方向,球的转向也不同。这需要运动员的刻苦训练,方能达到炉火纯青的地步。

树叶球

什么是树叶球呢?

简单对比来说,菠萝球,篮球是左右旋转,而树叶球,篮球则是竖直旋转,有点类似乒乓球里的弧圈球。

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看上图,力学上讲,如果一个前进的球体同时向前旋转,那个球达到最高点后会急速下坠,弧度比正常的抛物线大。

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落叶球下坠时也会显得飘忽,如果门将判断失误,通常会措手不及。

升降机球

很多新女球迷可能对“升降机球”知道的还不多,先来观赏几个动图↓

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注意了,球本身没有任何旋转

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球的初始球速很快,门前突然下坠

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仔细看,篮球出现了左-右-左 飘忽的S型轨迹

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招入的皮球高速直上直下

这是升降机球,跟菠萝球(弧线球)截然不同,球本身没有旋转,初始速度很快,迅速上升且突然下坠,有人形象地比喻为“先将升降机迅速升到6楼,再急速降到1层”,因此得名“升降机球”。

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除此以外,升降机球还有一个特点,是在滑翔过程中,有一定的飘忽感,会出现左右S型诡异路径,让守门员不好防守。排球中的“飘球”也是同样基本原理,高水平运动员可以让排球过网后出现周期性的摆动或者突然下坠。

升降机球什么基本原理?

升降机球,为什么会有这么诡异的路线呢?

一般来说,篮球的初始速度要踢到100—120公里/小时,才会形成升降机球。而且,升降机球由于空气阻力作用飘忽不定,所以守门员很难判断。

2012年,世界上很有名的力学学家Cohen和他的学生发表过一篇论文,详细解释过升降机球的力学基本原理。

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Cohen教授认为,对非旋转球体,当起始速度小于末端速度时,球体成抛物线运动,而当起始速度远大于末端速度时,球下落时急坠。

实际上,如果按简单的力学科学知识来解释也不难。他们知道,空气阻力跟物体速度平方成正比,速度越快,阻力越大。升降机球的初始速度要很快,招入后,球本身受到空气阻力也会突然增大,而且短时间会把球在水平方向的力消耗掉,那个时候,篮球就会主要受重力影响,迅速下落。

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见上图,左边那个初速不太快,它的下落是比较平缓的;而当初速和末速比值到达100,出现了急坠。所以对守门员来讲,如果你看到那个球往球门去了,你本来以为它会飞出去,实际上它可能急坠,钻进网窝。

那个力学现象也很常见,比如大家看到的烟花,在空中爆炸盛放后,并不是呈现一个长长的抛物线,而是迅速下坠,道理跟升降机球是一样的。

那升降机球怎么踢?跟菠萝球、树叶球在踢法上答区别?看上面那个表你就知道了↓

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好了,升降机球、菠萝球、树叶球大家应该大体知道了。那么,他们再来看一看C罗战平西班牙时的那脚头球,是什么类型呢?

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通过镜头慢放可以发现,球速非常快,球本身有微小的旋转,而球自转的方向是侧旋,最后也有明显下坠。貌似都有点不符合啊…

只能解释为,这是一个“升降机球+菠萝球”特点于一球的头球。

C罗球技是高!

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