清華物理教授解析香蕉球和電梯球 C羅小貝不同之處

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清華教授解析自由球

　　場內·物理控   
　　世界杯開幕，你還在關注TIKI-TAKA戰術如何被擊破，又或者哪國帥哥球星更有男模範兒嗎？在科學控球迷眼裏，世界杯的看點遠不止上述這些。今年3月，清華大學體育部中國足球發展研究中心設計的一門在綫課程“足球運動與科學”受到熱捧，清華大學物理系教授葛惟昆負責教授這門課程的力學部分內容，用簡單易懂的語言解釋了足球運動隱藏的物理學奧秘。其中，葛教授特別提到“香蕉球”和“電梯球”的不同原理，南都記者專訪本身也是球迷的葛惟昆教授，從物理學角度“看”不一樣的世界杯。也許就像有學生的評價一樣：“原來足球比賽中有這麼多科學可插手的地方，讓人大跌眼鏡。”
　　曾有媒體報導過生物力學專家的一份研究報告，報告結果顯示，一名專業球員射門時球速在87 .4公里/小時到95.76公里/小時之間，並且得出結論：很少有人能夠超越這個極限範圍。然而在2009年歐冠小組賽皇馬[微博]對蘇黎世的比賽結束后，專家通過慢鏡頭回放發現C羅以定位球破門得分時，球速竟然達到駭人聽聞的103公里/小時
　　電梯球
　　渦街理論
　　球很快地呈斜線往上飛，又以更大陡度急墜，好像電梯急上急下。C羅本人將自己的電梯球命名為“戰斧”，他的戰斧式射門時速往往超過100公里。
　　原理/渦街理論：
　　速度越快、球體直徑越小、晃動頻率就越高，所以在球急速運動時，它在氣流中有一定擺動，有點飄忽不定，就是所謂渦街作用。
　　2012年歐洲杯比賽時，皮爾洛踢出這樣一個球，一位巴黎綜合理工女研究生在全美物理大會流體力學分會上對此做了一個報告，提到非旋轉球體如果起始速度較小，球體基本是一個拋物綫運動，就是前后弧線差不太多；當起始速度遠遠大於末端速度時，球下落的時候急墜，形成電梯球。
　　教授點評：
　　C羅發球前，把球的氣門芯放在正對自己偏下正中的位置，這是球最硬的點，用這點來踢球，速度最快；然后C羅會往后倒退，站好后左腳再跨出一步，擺一個姿勢，很多人以為他這是在擺架勢，實際上它是一個規範的規定動作。然后助跑發力，充分利用小腿和膝蓋的力量，用小腿猛擊球。這對膝蓋的要求非常大，所以C羅特別鍛煉膝蓋。
　　香蕉球
　　馬格努斯效應
　　看似球踢向某一個方向，但實際上發生偏轉。貝克漢[微博]的射門力量不小，但他的自由球時速一般只在8 7公里上下。
　　原理/馬格努斯效應：
　　當一個旋轉物體的旋轉角速度向量與物體飛行速度向量不重合時，將産生一個橫向力，在這個橫向力的作用下，物體飛行軌跡發生偏轉，這一現象被稱作馬格努斯效應。
　　其他例子：乒乓球[微博]中的弧圈球
　　在打弧圈球的時候，運動員把球拍從很低的地方提起來，球拍和球有一個很長時間的摩擦，所以球的旋轉非常劇烈
　　教授點評：
　　貝克漢用右腳腳弓內側，和球接觸時間比較長，帶動球去轉動。踢旋轉球的一個最重要的關鍵，要和球有一個比較長時間的接觸，然后使球隨着腳發生轉動
　　“電梯球”VS“香蕉球”
　　“電梯球”和“香蕉球”是自由球的兩種不同類型，前者以皮爾洛和C羅為代表球員，后者以卡洛斯和貝克漢為代表球員。清華大學物理系教授葛惟昆在“足球運動與科學”課上詳解了兩種自由球的區別、不同原理，以及在生活中的其他類似例子。
　　和“香蕉球”原理非常類似的，是乒乓球中的弧圈球；與“電梯球”類似的原理，也出現在排球和棒球。在棒球比賽中，使用類似電梯球的技巧，令擊球員産生誤判進而揮棒，但棒球的軌跡卻發生改變。葛惟昆介紹，C羅開電梯球前，在擺球時非常小心謹慎，一般是讓氣門芯的位置正對腳的觸球面。“從氣門芯踢出去，速度最大”，葛惟昆表示，這個細節可能是他個人習慣，但也有技巧原因。
　　“能踢好電梯球的球員不多，國內球員邵佳一[微博]算是一個，”因為電梯球很難防守，容易讓守門員産生偏差，這球按照原來的軌跡應該越過球門，但沒想到快到球門時突然落下，以一條詭異的弧線射入球門。
　　那些縫綫凹陷裏的奧秘
　　葛惟昆介紹，足球表皮材質、縫綫也會對運動軌跡造成影響。實驗數據表明，與光滑的球體比較，低速時足球受到的阻力更小，高速時受到的阻力更大。因為在到達臨界速度之上，球表面薄薄的邊界層變得不穩定，這與球面的粗糙程度相關。
　　一個廣為人知的例子是高爾夫[微博]球表面的小凹坑，表面有凹坑的高爾夫球比原來光滑表面的球飛得更遠。這些小凹坑意在減少臨界速度，使高爾夫球在人們可以達到的飛行速度範圍內，受到的阻力變小，飛得更遠。足球縫合處的凹陷也起到同樣作用，使邊界層達到不穩定的球速會小一些。
　　但這屆世界杯的新球“桑巴榮耀”可能會讓C羅頭疼。“桑巴榮耀”用6塊十字形球皮製成，球形更圓，提高了足球的對稱型、統一性和有效性，受空氣湍流的影響更少。
　　日本筑波大學健康與運動研究所在風洞中進行的空氣阻力實驗表明，“桑巴榮耀”可控性好，只要腳法運用適當，球的弧線很好預測，利於踢香蕉球，然而電梯球就不容易踢出來了。這一研究發表在今年5月29日的《自然》子刊“Scientificreport”上。
　　采寫：南都記者 龍玉琴
　　數據整理：南都記者 黃融

a_c_e06

天啊，這帖子不錯，竟然沒有人回

弒殺滅神

回答了那麼多，沒有加分了，鬱悶。。

madbull_zxr750

厲害！強~~~~沒的說了！  

豪鬼AKUMA

要不我崇拜你?行嗎?  

plas_hoz

老闆付我錢，我上班到尼伊達回帖子

tamyc002

今天我這邊開啟帖子速度有點慢

alvinsiusiu

不錯不錯.,..我喜歡