Можно ли заставить футбольный мяч летать?

Наверняка все вы видели, как игроки в футбол умеют выполнять подкручивание во время исполнения ударов, в особенности, со штрафного – такие финты всегда заставляли поражаться мастерству спортсменов. Вспомним, к примеру, один из необычайных, удивительных попаданий в ворота в истории этого вида спорта, который в 1997-ом году забил бразилец Роберто Карлос французской команде.

Роберто ударил вопреки законам физики

Тогда игрок, который в будущем стал играть в «Анжи» Махачкалы, а позже стал гендиректором команды, отправил круглого со штрафной линии по изогнутой траектории. Ему удалось попасть в створ ворот, а голкипер даже не пошевелился. Многими фанатами считалось тогда, что такой удар произошел вопреки всем законам физики, а гол Карлос забил совершенно случайно.

Специалисты знают, что главным параметром мяча, который напрямую связан с его управляемостью, есть такой показатель, как его гладкость. «Джабулани» был создан специалистами корпорации «Адидас» - он был очень гладким, а вот «Бразука», который пинают сейчас участники ЧС-2014 в Бразилии, обладает гранями более, чем в два раза длиннее – это придает полету большей предсказуемости. Процесс обтекания предмета воздушными массами достаточно комплексный, поскольку существует зависимость от шероховатости его поверхности. Если «круглый» очень гладок – будьте уверены, что его может закрутить в обратную сторону.

Так утверждает профессор Джон Буш, специалист в области прикладной математики в Массачусетском ин-те, который совершенно недавно выпустил статью об аэродинамике футбольных мячей. Что же значит «обратная сторона»? А то, что мячи с гладкой и шероховатой поверхностью, даже если им придадут одной и той же скорости, при подкручивании могут отклоняться со стороны в сторону. И это не случайное происшествие, а эффект Магнуса, описанный еще Исааком Ньютоном, который наблюдал за процессом полета теннисного мячика.

Что же такое эффект Магнуса?

Такой эффект объясняется тем, что грани футбольного мячика, который вращается во встречном воздушном потоке, обтекаются им с различной скоростью, и как раз шероховатость его поверхности и является ключевым параметром, определяющим сторону, в которую будет заворачиваться траектория «круглого». Именно это и исследовал Буш в своей работе «Аэродинамика прекрасной игры». Этот показатель может изменять знак, однако люди часто не обращают внимания на этот фактор. В чем же причина? Да в том, что когда мяч вращается, он притягивает воздушную массу из пограничного слоя, и чем грубее форма мяча, тем больше возможностей для создания эффекта Магнуса, и подкрутить мяч, который при ударе футболист закрутит против часовой стрелки, влево. Когда воздушные потоки плавные – тогда слой называется ламинарным, либо турбулентным – тогда образуются завихрения.

Обратный результат

Почему в этом виде спорта почти никогда не бывает эффекта Магнуса с обратными значениями? Потому, что футбольные мячики не бывают с идеально гладкой поверхностью, и если, к примеру, в некоторых видах спорта их форма установлена регламентом, то форма мяча для игры в футбол все время изменяется. Кроме этого, еще одним примечательным поведением мяча, рассмотренным в докладе ученого, является тот, когда мяч запущен с минимумом вращения – тогда он летит, покачиваясь со стороны в сторону. Бразильцы называют это «голубь без крыльев» - причина в том, что обтекание мяча в пограничном слое проходит в различных точках, и тогда он двигается так, как распределяется давление, которое изменяется ежесекундно.