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为什么完美的角球直线进球难以在赛场上出现?

在足球场上,足球队队员的一记角球漂亮地在空中划过一条弧线后飞进球门。这种角球直接进球的状况名为奥林匹克进球(gól Olímpico),但它在竞赛中却非常稀有。

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奥林匹克进球

奥林匹克进球得名于 1924 年时的一场呈现角球直接进球的球赛,但九十四年来很少有球员再次胜利演绎过这种打法,以至也很少有球员再在竞赛中停止尝试角球射门。第二次胜利的奥林匹克进球要等到 2012 年,美国队中场球员 Megan Rapinoe 在奥运会上的初次进球。这是一次无认识的奥林匹克进球,她原本想把球打到球门前的位置,但在击球时为避开对方球员而左脚向左弯曲,从而无认识地打出了一条弧线。

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奥林匹克进球难打的缘由显而易见想象你正站在矩形球场中对方球门左侧的角落准备发角球,但你所站的位置与对方球门位于同一程度线上,所以想直接进球便只能向着一个看不见的目的打一击弧线球。

在无风状况下,打出弧线球只需在球上投入足够的旋转力即可。 Chastain说:“让球按本人想象的方式停止旋转并不是一件难事,这主要取决于(脚的)击球点的位置。当从球门左侧发角球射门时,关键是将击球点放在球的右下局部。顺利的话,你会首先感遭到你的第一跖骨,大拇指后面的那根骨头遭到冲击,这会使球离地并绕垂直于球场平面的球心轴线逆时针旋转。

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在飞行过程中,气流会经过球的两侧

一侧的气流会随着球的旋转而活动,而另一侧则会障碍球的运动,构成一层薄薄的湍流。构成的湍流会以一定角度拖曳空气并将其偏转回本身前方。而且,依据牛顿的第三定律,气流会以相同的力气在与球的运动相反的方向上偏转球体,使球体向气流旋转的方向偏移。

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物理学家将这一过程称为马格纳斯效应(Magnus effect)。这一原理不光能解释弧线球背后的物理过程,还被应用在了其他范畴。比方邮轮的推进器,相似足球在空中的速度越大,旋转速度就越快,弧度也就越大,推进器运用有 10 层楼高的旋转金属圆柱,空气经过这些圆柱的速度越快,推进器的效率就越高。球体外表的结构也会影响其飞行轨迹:外表越粗糙,马格努斯效应就越明显。在足球设计中,那种运用更少的面板和接缝的“平滑”球体,比方 Adidas 为 2010 年世界杯所设计的那款臭名远扬的 Jabulani(外表仅有 8 个面板),会难以让空气沿着球体旋转的方向旋转,相反地,他会让空气沿着球的一侧构成湍流,与气流方向相逆,进而使球体向与旋转相反的方向偏转,产生反向的马格努斯效应。

Jabulani并不像典型的足球外表那么粗糙,但也不是特别润滑,结果就是竞赛球员发现球的飞行道路很难掌控。赛后 NASA 的研讨人员介入剖析其流体动力学,果真,他们发现球的设计产生了一种不稳定的不对称的尾流,会使球以不可预测的方式忽然转向。

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Chastain 在大学校园内角球射门时属于单人锻炼,对方没有任何防卫队员,场上的风力也很微小,但竞赛时的条件就没有这么理想了。风速风向,海拔高度,以至湿度,这些要素都会影响球的飞行途径。即便球员打出了一击弧线球,球在不碰到任何防卫球员的状况下直接进门的概率根本为零,这也就是为什么当大多数球员会将角球发至门前,而不是直接射门

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