“昊奇,你俩踢球呢!我也进来玩几脚!”添禄:“哎,前不久的院系足球友谊赛,你那个落叶球,是咋进的?教教我,行吗?”“哎,你不就是体育系的小门神康键吗?你可是咱学校的头号球星!”
康键:“过奖了!禄哥,我也认识你,奇实你和昊哥,也非带不错的,前几天的比赛,不就是你让我失守一次,昊哥让我失守一次?虽然我们队,三比二赢了你们,但其实,你们物理系藏龙卧虎,整个球赛过程,就你俩冲击我的球门次数最多,还进了两,所以,我这是向你们学习来了!”
添禄:“我呀!其实是运气好!奇实,我也是来向昊奇学习的,我也不明白他那落叶球是咋回事!”
昊奇:“实际上,落叶球的原理,与香蕉球有些相同,只不过,落叶球在飞行的过程中,是向前上方高速旋转的,然后极坠,旋转方向,与乒乓球中的上旋球一样!”
添禄:“只要明白是上旋球,我就基本明白了,造成落叶球的力学原因,其实一样无外呼满足于流体的粘黏性、伯努利定律、马格努斯效应,以及重力的作用!”
康键:“哦,原来你们是将物理学中的知识,理论加实践,运用到球场上了!只可惜,除了‘重力’,其他的,我都听不懂!”
昊奇:“流体,是与固体相对应的物质型态,具有流动性。简单说,流体,就是指气体和液体。除了流动性,流体还有一个特性,就是流体的粘黏性!”
康键:“流体的粘黏性?作理解呢?”
添禄:“洗手时侯,出水的手,会粘带出了水,就与流体的粘黏性有关,把手伸进池塘里搅动,手会带动起周围的一部分水运动,并形成漩涡状波纹,这也与流体的粘黏性有关,实际上,不做搅动动作,只让木棍像车轴一样的转动,它也会带动周围的水做漩涡式运动,木棍旋转的速度越快,这种现象越明显。而同样属于流体的气体,也有这种特性,只是我们很难观察到,难以直接观察到,但是气体做漩涡运动时,如果带了扬尘、烟雾之类的,我们可以间接观察到。足球在空中高速旋转,实际上他会带动其周围的空气一起转动,而这,正与流体的粘黏性有关。”
康键:“这下,我明白了,但是这种旋转,对足球的飞行轨迹,有什么影响呢?”
昊奇:“足球在飞行时,迎面空气相对于足球,是反方向流动的。高速旋转的足球,会带动的漩涡气流。其中一侧的旋转气流,会与对面的空气流相迎,减弱了足球这一侧气流的线速度,而另一侧漩涡气流与迎面空气流向一致,二者相加,线速度则强。伯努力定律:流体的速度越大,受到的压力越小,反之则越大,这样一来,足球的飞行轨迹就会向压力小的一则偏转,偏转角度,偏向于转向一侧,速度越大,飞行轨迹偏转越明显,就拿著明贝式弧线来说,右脚内侧摩擦出的旋转球,逆时针方向高速旋转,球向左侧画弧;有更直观的例子,飞纸牌,见过吗?落叶球,实际是香蕉球中的一种,只是旋转方向为前上方,是那种车轮向前滚动的旋转方式。”
康键:“有点明白了,但是,这样一来,落叶球应当直接往下栽才对!”马上反应过来:“哦,实际上,落叶球是往前上方踢的!”
昊奇:“对头,你很聪明!球的弧线方式,实际是由前上方往前下方偏转,而于此同时,它还受到了空气阻力,重力的作用。再加上,物体向前上方抛出的过程中,本身受动力、空气阻力和重力的作用,也会形成抛弧线,而球员踢出去的落叶球,往前上方飞行的动力是有限的,受空气阻力及重力的作用,它总是会消弱的,这符合于能量守恒,同时,稳合伯努力定律、马克努斯效应,就会造成足球运动轨迹不是正常抛弧线,而是到了球门上方,突然极坠,但又不是直接垂直落下,它还是会往球门内部打进去的,有点像落叶飘下的样子,看着还有点飘逸感,所以叫‘落叶球’,但是,实际上,速度却块得多,力量也大不少,不然,门将就不会比较特疼落叶球了。加之重力加速度,致使门将不但不易目侧判断球的轨迹,而且很难捕捉,并且,不是所有的落叶球,都是标准的上旋球,它极可能是偏右上旋球,偏左上旋球,导致门将更难判断。而决定这一运行轨迹的最大因素,是球员的经验和临场发挥能力,当然也受空球的生产工艺、材质、质量(轻重),球的饱气度,空气湿度、风向风力等影响。要明白的是,球员实际上给球施了两个力,一个是球飞行前进的力,另一个是使球向前上旋转(自转)的力,但球到了极速下坠临界点时,飞行前进的力已经减弱得很厉害,而使之旋转的力仍然很大,所以它仍然在高速旋转。实际上于空气动力、流体力学方面,乒乓球也一样,不同的是,乒乓球还要受到两次与球桌和一次与接球者球拍的摩擦,以及反作用力。”
康键:“学长,马克努斯效应,又是咱回事!”
添禄:“当一个旋转物体的旋转角速度矢量,与物体飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。不完全贴切的简单说,就是物体在飞行并同时高速旋转的情况下,飞行动力和旋转动力,两力的大小、方向和作用点都不同,由于复杂的力学原因,它会获得一个横向力。而这横个力的方向,在垂直于旋转轴,重叠于前进轨迹的平面,并偏向于与旋转方向相同的一侧。”
……