輸球不背鍋——揭祕俄羅斯世界盃用球:不影響比賽的用球設計

每隔四年,世界盃就會有一個新球——每隔四年球員也都對世界盃用球不滿意。用起來太輕了,有太多的升力,比如2002的 Fevernova。有的世界盃用球還可能在空中突然搖晃,使得守門員很難預測它的動作,就像2006年的 Teamgist 一樣。或者,球突然改變了速度,從空中掉了下來,造成了意外的手球,比如2010年的 Jabulani。

輸球不背鍋——揭秘俄羅斯世界盃用球:不影響比賽的用球設計

在世界盃上,細微的空氣動力學變化都會對球隊的表現產生合理範圍內的影響,所以對世界盃用球的嚴格審查就很合理了。“你可以這樣說,這是世界上最受歡迎運動中最重要的設備,”林奇堡大學的物理學教授 John Eric Goff談到。

阿迪達斯設計了每一個世界盃用球,他們在做這個大賣家的同時,該公司的工程師們也離完美的球更近一些。理想的足球是一個皮質、完美的球體,它的表面有細微的紋理,使球周圍的氣流略微波動。這聽起來不太直觀,球上的紋理和山丘設計使它更有空氣動力學,幫助球在空氣中更穩定地飛行。

Telstar 18是2018年俄羅斯世界盃設計用球,它幾乎是一個完美的球體。它有精細的山丘設計和6個熱粘合鑲板,以避免當球被踢出時亂飛,讓它能夠正常平穩地飛行。

自去年11月以來,所有參賽的32支球隊都在與阿迪達斯合作,為本屆世界盃比賽做準備,比賽從2018年6月14日持續到7月15日。在這段時間,儘管它與舊球有相似之處,球員們也會抱怨Telstar 18。與過去幾屆世界盃相比,Telstar 18與2014年巴西世界盃的比賽用球非常相似。它不會飛得很遠,而且會在空中搖擺,但從空氣動力學角度測試表明它在空氣中會更加穩定。

說到這裡,我有點同情球員們,尤其是那些必須適應新球的門將。到目前為止,Telstar 18已經受到了一些門將的批評,這些門將從去年11月開始就一直在用它比賽,對它在空中的移動規律和觸摸感很不滿意。守門員,不像球場上的其他球員,必須預測球的位置,以找到攔截球的位置,同時也不能自由地在球場上跑動,以適應球的飛行規律。這意味著守門員對新球設計的抱怨最多。當然,每次有世界盃和新球的時候,守門員都會抱怨,因為他們得到了一個新球,需要重新找感覺適應。

使用風洞,我們研究 Telstar 18的飛行特性,畫其阻力曲線發現,球可能會在空中傾斜並轉向,類似於c羅的任意球。即Telstar 18和 Brazuca不同,它的擺動也不同,因為面板形狀是不同的。

輸球不背鍋——揭秘俄羅斯世界盃用球:不影響比賽的用球設計

當任何物體經過空氣時,會有一層薄薄的空氣包裹著它,使其保持相對靜止。這個空氣層也是為什麼你的吊扇上會附上灰塵的原因。在較慢的速度下,足球周圍的空氣在水面上平穩地移動,在最寬的點上分離出球的兩側。想象一個球從右到左穿過一個擺鐘,從3到9,有了層流,空氣在表面流動,然後在12和6之間流動。這就產生了更多的空氣阻力。球減速得更快,在更高的速度下,空氣會在球的表面流動,在2和4處脫落。風對球也有影響。這個氣流的阻力更小,這就意味著球會保持更長高速飛行時間。

問題在於,當飛行物體達到一個閾值時,周圍的空氣從湍流變成層流(反之亦然)。根據足球隊員的傳球速度,球員們就可能會遇到問題,比如不適應球的飛行速度,而無法準確判斷球的落地位置。

2010年,南非世界盃上臭名昭著的“Jabulani”足球,就從波動的層流轉變為每小時50到45英里的層流,達到了角球和任意球的速度。這些不同類型的氣流之間的轉換會導致更多的阻力,這使得“Jabulani”在空中搖擺,並以球員們預料不到的方式下降。

今年,這個世界盃專用球應該不會對哪支球隊贏得世界盃產生影響。在風洞測試中,研究人員發現 Telstar 18與2014年的Brazuca球有著非常相似的空氣動力學特性,沒有“Jabulani”的搖晃飛行。“Jabulani”是第一個有六個接縫的球,儘管表面粗糙,但它太光滑了。當Brazuca被釋放時,它的接縫比Jabulani要多68%,這能幫助改變球周圍的氣流。Telstar 18的改進更大,它不是在飛行時過渡到層流,而以低於38英里每小時的速度下降。

在這一點上過渡是非常理想的,因為短傳將以每小時38英里的速度發生,而角球和長傳球將以更高的速度發生。在Telstar 18中,接縫處的位置、長度以及覆蓋球表面的丘塊都是非常精細的設計元素,能控制球的運動。

輸球不背鍋——揭秘俄羅斯世界盃用球:不影響比賽的用球設計

在測試時研究人員也發現,Telstar 18在高速運動中有更多的阻力,而且可預測,在長傳時,球的距離會減少8%到9%。這意味著,在2014年的比賽中,德國門將曼努埃爾諾伊爾,被認為是導致德國隊獲勝的“x因素”,這種情況不會再出現,對進球的影響也沒有那麼大。

正是因為本屆俄羅斯世界盃用球被設計得更加不會影響比賽,你會看到球員們只是踢著球,在球場上,在這個世界盃上你可能會注意到有些球踢得並不是那麼神奇。也因為這樣,我們不需要花太多的討論在抽風的球身上,而可以好好看球員們比賽。當然,哪個球員給力,我們一看就知道。因為把鍋推給球不好使已經不好使了。


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