摘要:中超联赛2018赛季首轮赛事于3月4日晚全部赛罢,净胜球前三是上海上港、天津权健和山东鲁能泰山。足球场上最传奇的就是传说中的香蕉球了,踢出后的球在空中会自行转弯,其轨迹是个漂亮的弧线。本文将从力学的角度,阐述香蕉球的成因,以及如何踢出漂亮的香蕉球。

关键字:中超,足球,力学,香蕉球,物理,科学

引言

于3月4日晚全部结束的中超联赛2018首轮赛中,上海上港、天津权健和山东鲁能泰山分别以净胜球数8、4、3位列前三甲。不出意外的话,他们也将大概率获得最终的前三名。

中超13球到3场0球(中超首轮结束了)(1)

中超联赛2018首轮排名

香蕉球的成因

“香蕉球”顾名思义,是指足球的运动轨迹为弧线,形式香蕉。对于普通人而言,香蕉球是一种比较神秘的存在。在足球场上,香蕉球通常在长距离传球中看到。贝克汉姆、罗纳尔迪尼奥、罗伯特卡洛斯等等,都是擅长踢香蕉球的好脚。

香蕉球之所以能成为香蕉球,关键在于球的自转,以及与空气的相互作用,利用空气动力学可以解释。由于足球的自转,会带动足球表面的气流顺着足球自转方向运动,在加上足球的前进方向,流过足球两侧的气流的合速度就会有差别,体现为足球两侧空气压强的差异性,从而在两侧产生不同的压力,其合力就是足球运动轨迹发生弯曲的原因,如下图。

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香蕉球的空气动力学

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香蕉球的流场分布

香蕉球的建议

假设足球原地自转,那么其带动气流会绕着足球转动;假设足球不自转的前进,那么气流会绕开足球,见下图。现在,将两者结合起来,就得到前进中的自转的足球,其气流见下图。

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不同情况下足球周围的流场

足球自转速度越快,压强差越大,这个两侧的气流作用合力也越大,弧线更明显。当足球的前进速度越大,气流流过足球表面的速度也越大,自转速度相对于足球前进速度就偏小,压强差不会变得那么明显,弧线就更偏直线了。

因此,我们可以通过两种方式来踢出轨迹明显的香蕉球球:1)踢球的着力点要位于偏中心位置,这样可以产生足球自转的力矩。2)踢出去的力小一点,这样弧线更明显。但是,偏的位置过大、踢出去的力过小都会让传球距离变短。

通过计算,我们可以得出踢出去的力、脚着力点的位置对弧线的影响曲线,从而可以精确控制足球的落脚点。但是对于足球运动员而言,这些力学理论完全没必要。通过足够多的练习,熟练掌握腿的发力和角度,凭着脚感,完全可以踢出想要的香蕉球。不过知道了这些力学理论(并没有让你计算),可以指导你如何更快的掌握香蕉球的踢法。

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力学指导下的香蕉球

总结

在气流中运动的足球的自转产生的压强差是香蕉球的主要原因,通过力的大小和自转的速度,可以精确控制香蕉球的落脚点。可以1)为足球机器人提供理论计算依据;2)为运动员提供理论指导;3)为物理类足球游戏提供算法。

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