如何科學(xué)地聊足球

郭亮

足球是一個(gè)團(tuán)體性的競技項(xiàng)目，幾乎所有的進(jìn)球，都得靠團(tuán)隊(duì)共同努力。如果想憑一己之力扭轉(zhuǎn)乾坤，取得勝利，只有一種方式——任意球得分。在足球場上，能夠靠任意球直接破門的球員，相當(dāng)于武俠小說中行走江湖的刺客，殺人于無形。而他們憑借的利器主要有兩種——香蕉球和電梯球。

香蕉球原理

香蕉球，因?yàn)榍蜻\(yùn)動(dòng)的路線是弧形的，類似香蕉的形狀，因而得名。而且由于其代言人顏值極高，所以“香蕉球”幾乎達(dá)到家喻戶曉的程度——英格蘭帥哥貝克漢姆杰出的香蕉球功夫，被中國球迷譽(yù)為“貝氏弧線”。

香蕉球?yàn)槭裁磿?huì)在飛行中拐彎？這就不得不提到著名的伯努利原理，即流體速度增加將導(dǎo)致壓強(qiáng)減小，流體速度減小將導(dǎo)致壓強(qiáng)增加。

當(dāng)足球在空中一邊飛行一邊自轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)其表面空氣同時(shí)旋轉(zhuǎn)，其一側(cè)空氣轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度和球的前進(jìn)速度疊加，使得迎面氣流相對速度增加；而另一側(cè)情況恰恰相反，空氣轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度和球前進(jìn)速度部分抵消，迎面氣流相對速度被減緩，從而使球兩側(cè)的氣流速度與球飛行的速度不一致。根據(jù)伯努利原理，空氣流速度大的一側(cè)會(huì)形成一個(gè)低壓區(qū)域，而另一側(cè)則形成高壓區(qū)域。足球兩側(cè)的壓力差，導(dǎo)致球受一個(gè)從高壓區(qū)指向低壓區(qū)的合力作用，這個(gè)合力使球偏離原直線運(yùn)動(dòng)方向。

設(shè)想一下，有個(gè)小朋友跟著一個(gè)超級(jí)大的足球一起向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球體本身不轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，他無論在左側(cè)還是在右側(cè)，都會(huì)受到同樣迎面而來的空氣流拂面。而當(dāng)球體本身開始高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在右側(cè)的他會(huì)發(fā)現(xiàn)足球轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的風(fēng)力能夠部分抵消之前的拂面氣流；而在左側(cè)時(shí)，他將同時(shí)受到拂面氣流和足球轉(zhuǎn)動(dòng)所帶動(dòng)的風(fēng)力兩者的疊加作用。這就是為什么足球在旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩側(cè)氣流流速不同，進(jìn)而造成壓力差，使足球按照弧線飛行。

所以，踢出香蕉球的秘訣主要在于球的旋轉(zhuǎn)。球旋轉(zhuǎn)得越快，兩邊的壓力差越大，球飛出的弧線也越大。

歷史上，首先發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象的科學(xué)家名叫馬格努斯，所以我們把這種原理叫作馬格努斯效應(yīng)。這種弧線球同樣應(yīng)用在乒乓球的弧圈球、棒球的旋轉(zhuǎn)球等方面。

對于右腳球員，想要踢出香蕉球，接觸球的部位應(yīng)該在皮球右下側(cè)，需要利用大腿發(fā)力。為了提高球的旋轉(zhuǎn)速度，球員必須扭擺全身，讓身體完全傾斜來增大皮球的內(nèi)旋速度。人的身體，包括腿部產(chǎn)生的自旋性使得腳背觸球的瞬間，讓皮球帶有強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)。

電梯球原理

電梯球跟香蕉球截然不同，它需要運(yùn)動(dòng)員使用腳背內(nèi)側(cè)踢出旋轉(zhuǎn)極小但到球門前突然變線下墜的“S型”球，有人形象地比喻為“先將電梯迅速升到6樓（越過人墻），再疾速降到1層”。除此以外，電梯球還有一個(gè)特點(diǎn)是，在飛行的過程中，會(huì)有一定的飄忽感，讓守門員不好防守。排球中的“飄球”也是同樣的原理，高水平運(yùn)動(dòng)員可以讓排球過網(wǎng)后出現(xiàn)周期性的擺動(dòng)或者突然下墜。

首先，電梯球?yàn)槭裁磿?huì)突然下墜？

我們以威爾士名將文貝爾在2016年歐洲杯對陣斯洛伐克時(shí)的進(jìn)球?yàn)槔?016年6月12日，威爾士對陣斯洛伐克，比賽進(jìn)行到第10分鐘，威爾士獲得前場30碼任意球，貝爾左腳罰出任意球。他主罰任意球的初始球速達(dá)到97千米/小時(shí)，按照上圖所示的實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果，此時(shí)的阻力非常小，所以球會(huì)隨著初始作用方向迅速上升前進(jìn)。皮球在飛行過程中逐步減速，當(dāng)達(dá)到某一個(gè)臨界值時(shí)（科學(xué)上用臨界雷諾數(shù)表示），空氣阻力將迅速成倍增加，球瞬間失速，形成下墜球。按照上圖的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，在皮球的飛行速度降為50千米/小時(shí)時(shí)，阻力就將成倍增加，形成下墜球。所以，踢電梯球時(shí)需要與球門有一定的距離，才能發(fā)揮威力，否則皮球還沒來得及失速下降，就超過球門的位置了。

其次，電梯球?yàn)槭裁磿?huì)飄忽不定？

電梯球的關(guān)鍵在于球身旋轉(zhuǎn)速度很小，球員踢球使出的全部力量幾乎都轉(zhuǎn)化為前行方向上的動(dòng)能，皮球在剛踢出的瞬間就獲得極高的速度。由于現(xiàn)代足球設(shè)計(jì)得越來越輕質(zhì)，同時(shí)為了防止皮球過“圓”，還特別增加了縫深和摩擦，使得皮球在高速前行過程中，很容易因?yàn)楸砻娲植诙炔煌?，?dǎo)致產(chǎn)生局部氣壓差，最終讓皮球出現(xiàn)小范圍的飄忽晃動(dòng)，忽上忽下，忽左忽右，令對方難以判斷。

實(shí)驗(yàn)表明，在高速飛行時(shí)，“粗糙”的球體要比“純圓”的球體阻力更小，飛得更快更遠(yuǎn)；另外，從右圖可以看出，“粗糙”本身也容易造成不平衡的“飄忽晃動(dòng)”。

所以，根據(jù)上述原理，想要利用電梯球破門，至少要具備3個(gè)要素：球幾乎不旋轉(zhuǎn)、初始球速非常高、距離球門有比較合適的距離。

電梯球觸球部位及觸球方式較為特殊，需要利用腳背偏內(nèi)側(cè)接觸皮球，接觸面積越大越好。踢球時(shí)小腿快速發(fā)力，用腳背猛抽球身中下端，讓球幾乎無旋轉(zhuǎn)飛出。由于球速很快，一旦球被踢高就無法實(shí)現(xiàn)快速墜落，因此踢球時(shí)必須要控制好發(fā)力部位，努力壓低球的線路才能獲得好的效果。

專業(yè)的球員在射門時(shí)平均球速一般在87千米/小時(shí)到96千米/小時(shí)，少數(shù)球員能夠踢出超過100千米/小時(shí)的球速。能踢出更快球速的球員在場上的有效射程也更遠(yuǎn)，可以像成名劍客一樣于萬軍之中取對方上將首級(jí)。