足球的物理学

本周我们将讨论世界杯背后的科学，到目前为止，我们已经一位心理学家研究吟诵，一位经济学家研究球场上的行为。但是足球不仅仅是关于球员的(不管你对英格兰最近的灾难有多么的指责鲁尼或杰拉德)。很多都可以归结为简单而古老的物理学。

为了了解更多，凯特·兰布尔和剑桥大学的旋转教授休·亨特一起前往柯勒律治社区学院。

休-如果你旋转一个球，它会反弹，你可以让球向左、向右旋转，等等。在板球比赛中，当一个球弹起并偏离球场时，就会发生这种情况。在足球界，这种情况也会发生。但是在半空中使球弯曲是旋转足球最精彩的部分。我这里有一个球，我可以把它扔出去，它基本上是沿直线运动的。然后我把它旋转一下。你看到了吗?

凯特-是的。

休——每个人都得试一试。我要把它旋转一下。旋转得越多，看到它弯曲了吗?你没有预料到这一点，因为它弯曲了……

学生:我们只是在传球，但是在传球的时候，我们在旋转它，所以它会朝不同的方向运动，所以，我们不知道它会在哪里结束。

休-杰克，我要把这个球旋转给你，你不太知道它是向左还是向右。你的判断很好，但想象一下，如果它向你飞来的速度更快，而且它旋转了，而你是守门员，你跳错了方向。然后你就让点球通过了。

凯特:如果你扭球，为什么会使它在空中向左或向右移动?

休-当飞机在空中飞行时，由于空气向下偏转而产生升力。翅膀向下推动空气。如果你有一个旋转的球，它也会推动周围的空气。它旋转得越多，空气就被推得越多。艾萨克·牛顿第三定律，“每个作用力都有一个大小相反的反作用力”。如果你推空气，空气也会推你。

凯特:所以，当旋转的球在它的一侧吸引更多的空气时，空气就会反过来推动球，迫使它改变路线。

休——我有几个纸杯，就是那种你用完后通常会扔进垃圾桶的杯子。我把杯子从中间连在一起，看起来就像一个钟杯，我把橡皮筋切成两半，把橡皮筋缠在杯子上。如果我把橡皮筋拉回来……

凯特-这就是反应。发生了什么事?

学生:它在空中打转，然后向前冲。

但是它的速度很慢所以它不像是他扔出来的。就像从空中飞过一样。

休-如果我做同样的事情没有任何旋转....它下降得很快。但只要我给它加一点旋转，在这种情况下是反向旋转……它在空中盘旋。现在，如果我在上面旋转会发生什么?好吧，让我们试试……你看，它向下弯曲的速度非常非常快。

凯特:看看这个，你们知道这在足球场上是怎么运作的吗?

学生:如果你踢足球，让它向下旋转，人们可能会认为你踢得很远，但实际上，你踢得很近，所以你可以把它踢给离你更近的队友，所有其他球员都会朝相反的方向跑。

休:完全正确。现在假设你们站在中间。

凯特-我们在这里形成一个防守任意球墙。

休-现在，如果我把它扔过你的头顶，它不会落在线后面。如果我加上上旋球，我就能让球……你可以看到它是如何迅速下降的。旋转使它向下弯曲，所以球越过你，你想，“这很好。它不会进入球门，但它会向下弯曲，进入球门。

杰克:是的，在一对一的情况下，这确实有帮助，因为守门员不知道你要去哪里。

休-不幸的是，守门员很好，看看你在做什么。守门员想:“他从这边来了。我知道它会走向何方。”你想要变得不可预测。你得掩饰你的脚在做什么。你可以做的另一件事是，你可以把球踢得笔直，不旋转。然后就会发生一件很奇怪的事情，叫做“指节”。Knuckling是一个棒球术语。如果你像这样用你的指关节拿着一个球，如果你能看到你的指关节，它就是指关节球，你把它扔出去，没有旋转。接下来发生的事情是，它会随机地编织，而且是不可预测的。 And that's what you want, kicking a penalty. Actually, it's best not to put any spin on it at all. It's you against the goalie. It might go left. It might go right. It might go left and then right.

凯特:所以旋转主要是在任意球之后。当你想要越过你想要去的地方的墙壁时，使用旋转来使它变得不可预测，但你知道它会做什么，指关节可以直接命中点球，使它尽可能随机，这样即使你不知道它会在哪里结束。

休-指关节有一个临界速度，这意味着如果球以正确的速度运动，它将有最大的偏差。今年，新世界杯用球的速度比上一届世界杯慢，这意味着你可能会发现一些点球，踢得比上一届世界杯慢，这样指关节就能发挥最大的作用。

凯特:杰克，你提到过当你一对一对付守门员的时候，你会用旋转来罚点球。这会改变你对你将要做的事情的看法吗?

杰克:有点像点球，因为如果你的射门很有力，很明显球会直飞。但是，如果你不是在点球中，你会使用旋转，因为你更像是在守门员周围，他们不知道该去哪里。