“电梯球”和“香蕉球”的原理

在世界杯开幕式上，你是否还在关注TIKI-TAKA的战术是如何被击败的，或者哪个国家的帅哥有更多的男模？在科学迷的眼里，世界杯远不止如此。今年3月，清华大学体育系中国足球发展研究中心设计的在线课程“足球与科学”获得了高度评价。清华大学的物理学教授葛负责教授这门课的力学部分，并用简单易懂的语言解释了足球背后隐藏的物理奥秘。其中，葛教授特别提到了“香蕉球”和“电梯球”的不同原理。记者采访了球迷葛教授，从物理学的角度“看”了不同的世界杯。也许这就像一些学生的评价:“令人惊讶的是，有这么多地方让科学介入足球比赛。”

有媒体报道了生物力学专家的一份研究报告。该报告的结果显示，一名职业运动员以87.4公里/小时至95.76公里/小时的速度投篮，并得出结论，很少有人能超过这个极限。然而，在2009年冠军联赛小组赛皇家马德里对苏黎世的比赛后，专家发现罗纳尔多通过慢动作重放用定位球得分，球的速度实际上达到惊人的103公里/小时

电梯球涡街理论

球迅速沿对角线飞起，并以更大的斜度直线下落，就好像罗纳尔多自己将他的电梯球命名为“战斧”，他的战斧射击常常超过每小时100公里。

1.几乎所有的脚都作用于向前的动能，球在瞬间变得很快，所以一开始它以很高的速度向前直走。

2、但球是球，与周围气流形成流线型接触，会引起湍流或湍流，是旋转气流，使球上下或左右移动

3.最后，它以更大的陡度直线下降，像电梯一样上下浮动。

原则/涡街理论:

速度越快，球的直径越小，震动频率越高，所以当球快速移动时，它在气流中有一定的摆动，这有点不稳定，即所谓的涡街效应。

在2012年欧洲杯期间，皮尔洛踢了这样一个球。巴黎综合科学与技术学院的一名女研究生在全国物理大会的流体力学分会上对此做了报告。有人提到，如果非旋转球体的启动速度很小，球体基本上是抛物线运动，即前后弧之间的差异不太大。当开始速度比结束速度高得多时，球下落时会急剧下落，形成一个电梯球。

教授评论:

在罗纳尔多发球之前，他把球的阀心放在球的中心，这是球的最硬点。利用这一点踢球是最快的。然后罗纳尔多会后退一步，站起来摆姿势后用左脚再迈一步。许多人认为他在摆姿势。事实上，这是一个标准的规定行动。然后跑起来，充分利用小腿和膝盖的力量，用小腿猛击球。这需要很多膝盖，所以罗纳尔多特别锻炼他的膝盖。

香蕉球马格纳斯效应

看起来球是朝一个方向踢的，但它实际上是偏转的。

贝克汉姆的射门能力不小，但他的任意球通常只有87公里每小时。

1.踢腿的第一部分似乎是直线运动，没有明显的偏斜。

2.随着球移动得越来越慢，速度减慢后，偏转变得越来越大。

3.速度越小，偏转越严重。

原理/马格纳斯效应:

当旋转物体的旋转角速度矢量与物体的飞行速度矢量不一致时，将产生侧向力。在这种侧向力的作用下，物体的飞行轨迹会发生偏转，这就是所谓的马格努斯效应。

其他例子:乒乓球中的弧圈球

打弧圈球时，运动员从很低的位置举起球拍。球拍与球有很长的摩擦力，所以球的旋转非常剧烈。

教授评论:

贝克汉姆用右脚内侧弓长时间接触球，带动球旋转。踢旋转球最重要的一个关键是与球有一个相对长的接触，然后让球随着脚旋转。

“电梯球”VS“香蕉球”

“电梯球”和“香蕉球”是两种不同类型的任意球。前者由皮尔洛和罗纳尔多代表，而后者由卡洛斯和贝克汉姆代表。清华大学物理学教授葛在“足球与科学”课上详细解释了两个任意球之间的区别、不同原理以及生活中其他类似的例子。

和“香蕉球”原理非常相似，是乒乓球中的弧圈球；类似于“电梯球”的原理也出现在排球和棒球中。在棒球比赛中，类似电梯球的技术被用来使击球手误判和挥杆，但是棒球的轨迹被改变了。葛说，在启动电梯球之前，小罗在挥球时非常小心，一般使阀芯的位置面向脚的接触球。“踢出阀门是最快的，”葛魏坤说。这个细节可能是他的个人习惯，但也有技术原因。

“能打好电梯球的球员不多，国内球员邵佳怡就是其中之一。”由于电梯球很难防守，很容易造成守门员跑偏，球本来应该按照原来的轨迹越过球门，但在接近球门时，却意外地掉了下来，以奇怪的弧线射入球门。

那些接缝凹陷处的秘密

葛介绍说，足球的皮料和缝线也会影响运动轨迹。实验数据表明，与光滑球相比，足球在低速时阻力较小，在高速时阻力较大。因为在临界速度以上，球体表面的薄边界层变得不稳定，这与球体的粗糙度有关。

一个众所周知的例子是高尔夫球表面的一个小坑。表面有凹坑的高尔夫球比表面光滑的球飞得更远。这些小凹坑旨在降低临界速度，这样高尔夫球将会受到较小的阻力，并在人们能够达到的飞行速度范围内飞得更远。足球缝合处的凹陷也起着同样的作用，使得边界层获得较少的不稳定球速。

但是新的世界杯足球赛“桑巴荣耀”可能会让罗纳尔多头疼。“桑巴荣耀”由6个十字形的球皮组成。球更圆，这提高了足球的对称性、统一性和有效性，并且较少受到空气湍流的影响。

日本筑波大学健康与运动研究所在风洞中进行的空气阻力实验表明，“桑巴荣耀”具有良好的可控性。只要脚的方法运用得当，球的弧线是可以预测的，这有利于踢香蕉球。然而，电梯球不容易踢出去。