研究称足球并非越圆性能就越出色,研究称世界杯官方足球飞行路线稳定

作者:澳门新葡亰登录入口    发布时间:2020-01-27 12:11    浏览:166 次

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日本科学家宏送产和Takeshi Asai研究了不同的皮块组成会对足球的运动产生怎样的影响。研究发现,风洞测试显示皮块的缝制方向对于足球的空气阻力存在影响:6块皮的足球空气阻力最低,32块皮的其次。研究者还发现,当机器人踢足球时,这一因素对足球的飞行路线也有显著的影响。总体说来,和其他足球相比,6块皮和传统的32块皮展现出相对稳定和有规律的飞行路线。研究者坦诚,足球材质的粗糙程度、皮块的对称性等因素,也会对足球产生影响。而这些因素还需要进一步研究。

以往很少有研究探索过不同的皮块组成对足球空气动力学的影响,而如今,日本筑波大学的宏送产与浅井武回答了这个问题。他们的风洞测试显示,皮块的方向对于空气阻力有影响,6块皮的足球空气阻力最低,32块皮的其次。研究者发现,当机器人踢足球时,足球皮块的方向对于足球的飞行路线有着显著的影响,即皮块的方向将明显干扰到球的飞行。6块皮和传统的32块皮的足球,展现出了相对稳定及有规律的飞行路线。

不过,“普天同庆”很快又得到了升级,巴西世界杯“桑巴荣耀”奇迹般地只用了6块螺旋桨形状皮面,由热缝合技术拼接而成,它自然也成为了目前为止最圆的足球。

隶属于自然出版集团的《科学报告》期刊日前刊发了一项针对2014年巴西世界杯官方足球的研究。来自日本筑波大学的研究团队认为,巴西世界杯官方足球由于其皮块的形状和数量,能飞出稳定的飞行路线。

传统上足球由32块五边形和六边形的皮块组成,但新一代足球由从32块、14块到8块的各种形状和设计的皮块组成。在刚刚拉开战幕的2014年巴西世界杯上,使用的是一种全新的由6块皮块组成的足球。

该测试同样说明了,“桑巴荣耀”在飞行中来得更稳定,踢球时对其的控制更像是传统的32面足球。 (原标题《足球越圆越出色?》)

传统的足球由32块五边形和六边形的皮块组成,新一代的足球则是由32块、14块和8块等各种形状和设计,而2014年巴西世界杯使用的是一种全新设计:由6块皮块组成的足球。

日前刊登在《科学报告》期刊上的一项研究发现,2014年巴西世界杯的官方足球,由于其皮块的形状和数量,因而能有稳定的飞行路线。而科学家对于不同足球的分析发现,足球上皮块的特征对于足球在空中的飞行路线有着显著影响。

“桑巴荣耀”具有更少的面,但这些类似手指形状的面之间的接缝长度却增加了。相比“普天同庆”,这些接缝的深度也变深了。球面上还布满了凸起,这些因素究竟如何影响球的空气动力学特性。

特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的来源,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

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作为一项特定运动的比赛用球,其形状和设计的独特性决定了它很少会随着时间而改变。众所周知,传统足球由32块五边形和六边形的皮块组成,而这种蜂窝状的足球自2006年德国世界杯开始有了突破性的变化。

对于优秀的职业足球运动员来说,草皮的质量、足球的材质等在普通人看来可以忽略不计的细微因素,都会影响发挥。以前有人研究过不同草种对比赛的影响,最近科学家们开始研究足球的缝制方法

皮块形状和数量影响足球飞行路线

到了2010年南非世界杯,“普天同庆”仅用8块外表皮组成。阿迪达斯首次采用球形制模的方法使每一块表皮都实现三维立体结构,然后以热黏合技术拼接完成,从而使新球较以往更圆,当时堪称历届最圆足球。

图片来源:CFP

论文作者表示,其他因素也会对施加在足球上的空气动力产生影响,例如表面粗糙程度、材料、黏合物以及皮块的对称性。他们认为需要对这些因素的影响加以进一步研究。

与2010年南非世界杯比赛用球“普天同庆”的低进球率相比,巴西世界杯自小组赛以来屡屡上演进球大战,这其中既有运动员主观发挥的因素,恐怕也与此次比赛用球“桑巴荣耀”的出色表现息息相关。

作者:Sungchan Hong 来源:《科学报告》 发布时间:2014-6-5 15:34:15 选择字号:小 中 大 研究称世界杯官方足球飞行路线稳定

“香蕉球”为什么能弧线飞行

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。

《中国科学报》 (2014-07-04 第15版 探索)

此前,很少有研究探索过不同的皮块组成对足球空气动力学的影响。而这一次,来自日本筑波大学的两位科学家通过风洞试验,研究了足球皮块的形状、数量和方向对其实际飞行路径的影响。

研究称足球并非越圆性能就越出色

无独有偶,近来,美国航空航天局的工程师们也测试起了世界杯比赛用球。

“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。

在NASA艾姆斯研究中心一个长约43厘米的水道中,研究者利用荧光染色的液体来观察球体周围的流体形态。他们在黑光灯下发现,传统足球产生最大的电梯球效应时速度约为48公里每小时。这一速度明显低于世界杯参赛选手通常的踢球速度——约80~89公里每小时。而更加光滑的“普天同庆”足球在约80公里每小时的速度时能产生最大的电梯球效应,这也就难怪2010年世界杯时,球员们会经常踢出电梯球。

这就不难让人联想到,在2010年世界杯上,“普天同庆”时不时表现出的一些“超自然”运动状态。这款足球曾是守门员的噩梦,当它在没有或者只有很少的旋转时,会突然坠落形成“电梯球”,气流在球的缝线处以一种不寻常且不稳定的方式流动,球的轨迹变得无法预测。

他们的风洞测试显示,足球皮块的方向对空气阻力会产生影响,6块皮的足球空气阻力最低,32块皮的足球其次。当测试机器人踢足球时,足球皮块的方向对于足球的飞行路线有着显著的影响,即皮块的方向将明显干扰到球的飞行。6块皮和传统的32块皮的足球,展现出了相对稳定及有规律的飞行路线。“普天同庆”尽管很圆,但却表现最差。

可足球是不是越圆性能就越出色,答案是否定的!

艾姆斯研究中心实验航空物理科主任拉比:梅塔博士认为,正是由于“桑巴荣耀”增加了球面的粗糙度,因此产生最大的电梯球效应临界速度降到了48公里每小时。这也意味着,以常规射门速度踢出的球,其运行轨迹将更容易判断出来。

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?

■本报记者 胡珉琦

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。

2006年的德国世界杯比赛用球“团队之星”采用了全新的异形拼块和无缝压合技术,史无前例地将足球球面拼块减少到14块。这就使得足球外表面的拼接点从原来的60个变为24个,而拼接线的总长度也从40.05厘米降到33.93厘米。这种改进的益处是,最大程度地消除了球体表面不规则的凹凸,令球体呈现完美圆弧。

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