科普:“香蕉球”背後的力學原理

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新華社北京6月16日電主罰球員突然一記猛射,足球繞過“人墻”,眼看就要偏離球門卻又轉過彎來直奔球門,守門員剛要撲球,球已應聲入網。能踢出這種路線是弧形的“香蕉球”的球員可沒有魔法,而是通過不斷練習,以流體力學的原理讓對方守門員望球興嘆。

“香蕉球”為什么能以弧線飛行?以右腳球員為例,當球員用右腳內側“搓”球時,由於與腳內側的摩擦,足球在向球門方向運動時會產生逆時針方向的旋轉。當球轉動時,空氣就與球面發生摩擦,在球周圍產生與球旋轉方向一致的氣流。

由於足球向球門方向運動,旋轉方向為逆時針,而球左側摩擦產生的氣流的流動方向與飛行中迎面遇到的氣流方向相同,因此球左側的空氣流動速度較快。與此同時,球右側的這兩股氣流的方向相反,所以球右側氣流速度較慢。

流體力學中的伯努利原理認為,在流水或氣流裏,如果流速慢,對旁側的壓力就大,如果流速快,對旁側的壓力就小。依據這一原理,右腳內側搓起的“香蕉球”在飛行時會感受到一個橫向的壓力差,形成橫向作用力(即馬格努斯力),使原本向右飛行的球逐漸向左偏轉。反之用左腳內側搓起的“香蕉球”則先向左飛再向右偏轉。

了解了基本原理,球員在練習“香蕉球”時該考慮什么因素呢?除去風向、風速和氣壓等外界因素的影響,就球員本身來說,球與落點之間的距離、出球的作用力、腳與球的接觸時間、出球作用力方向和球心連線的夾角等都會對“香蕉球”飛行時的橫向作用力產生影響。

一般來說,球員的出球角度都是比較固定的,但由於球在飛行過程中還要受到空氣阻力的影響,球員必須大力將球以很快的初速度踢出。例如,足球在空中飛行的平均速度通常在每秒25米左右,而“香蕉球”高手卻能以每秒35米的速度將球踢出。(完)