问:任意球直接破门得分,绝对是足球比赛中最精彩也是难度最大的进球方式之一。而有一种任意球,眼看就要偏离球门飞出界外,却又转过弯来直扑球门,守门员反应不及,球早已应声入网了,这就是颇为神奇的“香蕉球”。“香蕉球”为什么能沿弧线飞行?
答:“在流水或气流里,如果流速小,对旁侧的压力就大,如果流速大,对旁侧的压力就小”,这在流体力学中被称为伯努利原理。足球队员用脚踢球时,只踢球的一小部分,把球“搓”起来,球受力,就发生旋转。空气在球的两侧也就一边流速大,一边流速小,对旁侧的压力就一边小,一边大。如此一来,球就受到了一个横向的压力差,这个压力差,使球向旁侧偏离,而球又是不断向前飞行着,在这种情况下,足球同时参与了两个直线运动,便沿一条弯曲的弧线运行了。
向前运动的球在以顺时针方向旋转时,左侧由于迎着气流运动,受到的空气摩擦力会更大。这就使得足球左侧受到的压力比右侧更大,足球在压力平衡的作用下便会朝右偏。如果足球以逆时针方向旋转,则相反。
“香蕉球”又分内弯香蕉球和外弯香蕉球。踢“香蕉球”时运动员并不是踢足球的中心。以外弯香蕉球为例,球员要站在皮球近侧,提腿时锁紧脚跟,脚尖向下。在击球过程中运动员顺势扭身摆腿借助扭腰的动作增加脚与皮球之间的摩擦力,利用脚外侧抽击皮球偏内1/3处把球“搓”起来。球受搓后,根据伯努利原理,球两侧的空气产生了一个横向的压力差,从而使球发生侧向偏离,漂亮的弧线就出现了。
同样是“香蕉球”,质量如何,除去风向、风速和气压等外界因素的影响,就球员本身而言,球与落点之间的距离、出球的作用力、脚与球的接触时间、出球作用力方向和球心连线的夹角等都会对“香蕉球”飞行时的横向作用力产生影响。
为此,一些运动鞋供应商甚至就球员踢球时的脚和足球的应力及变形情况进行建模和精确计算,研究控制球飞行的物理参数,设计出既能避免脚部受伤又能踢出大弧度“香蕉球”的足球鞋。(朱香)
《中国科学报》 (2014-07-04 第15版 探索)