简历阅读 -为什么世界杯突然有这么多目标

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为什么世界杯突然有这么多目标

美国宇航局工程师Rabindra Mehta解释了世界杯足球的空气动力学。

你知道这个世界杯的明星球员名称:巴西向前Neymar,美国守门员蒂姆霍华德,阿根廷向前......由Danielle Elliot

You知道这个世界杯的明星球员的名字:巴西向前Neymar,美国守门员Tim Howard,阿根廷前往莱昂内尔·梅西。但是,即使它在今年的每场比赛中都在每场比赛中发挥了一颗明星,你可能没有听说过一颗明星。它被称为Brazuca,它是一个足球。

当世界杯首次发挥的时候,在1930年,球出现了各种各样的设计,最受欢迎的特色11个互锁的T形皮革面板用手搭配在一起。Legend说,当意大利在1934年举办了第二届世界杯时,Mussolini要求使用意大利制造的球。法国也要求一场当地制造的球,当时它在1938年播放主持人时。1970年,标准化时代开始,当弗雷利国际德足球协会(FIFA)命名为Adidas作为世界杯的官方球提供商。

在2006年世界杯上,阿迪达斯推出了一种名为Teamgeist的新球,这在场外造成了一些混乱。拥有14块面板和光滑的纹理,Teamgeist是有史以来最光滑的球——事实证明这是一场灾难。射门没有落在前锋预期的位置,守门员也很难预测飞行模式。就连大卫·贝克汉姆(David Beckham)也很难“像贝克汉姆一样弯曲它”。尽管阿迪达斯试图用他们2010年推出的“普天同庆”(Jabulani,在南非班图语中的意思是“欢庆”)来解决这些抱怨,但球员们仍然抱怨这款球感觉“神奇”,而且有自己的想法。2010年世界杯以147粒进球结束,这是自1998年世界杯改为64场比赛以来进球最少的一次。

美国宇航局空气动力学工程师Rabindra Mehta,Ph.D.,自大学日以来一直在研究体育球的行为,并说这场比赛的戏剧性急剧改变了一个原因:这一切都是关于球的。鹦鹉螺与Mehta谈到了关于2006年和2010年球的空气动力学问题,为什么今年的世界杯是自1998年以来的最高评分锦标赛。

Brazuca,2014年世界杯足球:虽然2010年世界杯球称为Jabulani,指定每小时53英里的jabulani,但是每小时38英里的布拉加加指关节,使其更高的速度更加可预测。 Wikimedia / Steindy.

2010年球有什么问题?

每个物体都有一个边界层,它基本上是非常接近物体表面的一层薄薄的空气。在一个足球上,它只有一两毫米厚。边界层在临界速度下最终变成湍流。所以,当球达到临界速度时,边界层就会获得能量和动量。(球后面的)阻力下降,导致球“转向节”——球的飞行模式突然有了自己的想法。球可能会改变方向几次,或者它可能会直线走一段时间,然后突然朝一个方向起飞。当球达到临界速度时,它的转向节最大。

在2006年之前,这种情况发生在每小时35英里左右。在2006年,球的速度要平稳得多,大约每小时45英里。到了2010年,这一数字上升到了53。大多数球员踢球的速度是每小时50-60英里,这就是为什么很多球在2010年发生关节碰撞。今年,球更加粗糙,关键速度是每小时38英里,所以当球以55英里的速度运动时,它的路径又可以预测了。

你说,2014年球指关节为38英里/小时,但不是55英里/小时。为什么在速度增加时,为什么不会变得更糟?

这似乎直观,但这不是它的工作原理。指关节最明显的临界速度最为明显。如果你超越那个临界速度的球,那么边界层将在湍流状态下整个时间。如果它开始湍流,它永远不会经过过渡。拖动从一开始就会略低,因为一旦球超过临界速度,它就保留在低拖动状态。因为它永远不会经过过渡,所以它没有指关节。这会带来另一件事。当踢到50英里/小时时,2014年的球将比2010年球速度快,因为2010年球有50英里/小时的拖累。

为什么阿迪达斯使2010年球如此顺畅?

我不知道这是意外还是有意的。但如果国际足联找到像我这样的人,说我们想要一个在这种速度下飞得更好的球,我知道该怎么做。如果他们说,“不,我们想要刺激,”那么我们就在那里,2010年我们在那里,但玩家不喜欢。

也许在他们开始时,理解并不是那么在那里,我会说,摆弄了表面。2006年,球有很多更顺畅,我们看到了这一点。然后在2010年,他们试图通过将额外的凹槽和脊部推出,可能会使它们能够将速度降低到35英里/小时。但如果他们试图减少这种临界速度,他们并没有真正成功,因为他们让它变得略差。所以这次我们周围我们回到了方形。

今年的球还有较少的面板。为什么?

今年只有6个螺旋桨形状的面板,但接缝长度从2010年的约200厘米增加到330厘米,深度从约0.5毫米增加到1.5毫米。表面上也有这些小丘疹,它们也会破坏气流。这一切意味着什么?这个球的整体粗糙度高于2010年。

面板的对称性是否重要?

如果球上的面板是不同的形状和尺寸,则球的不同部分将存在不同的粗糙度。因此,当踢球而没有旋转时,球和缝合侧面的平滑侧面。这意味着边界层将在不同的侧面上表现不同,因为在一些方面,空气撞击接缝。这可以增加关节。

北方的窃听是更容易旋转的吗?

通过旋转它,球的每一侧的压力会不同。最好的罢工者知道如何做到这一点 - 他们一遍又一遍地练习,这些目标不是侥幸的目标。现在,球更粗糙,有更多的摩擦力,这使得在球上更容易旋转并控制它的目标。增加的粗糙度也有助于产生更多的侧向力,这使得球曲线。

这是否解释了为什么我们在今年的前60场比赛中已经看到了156个目标 - 与2010年相比增加了40%?

当你看这个统计数据时,我认为你不应该打折球。也许现在,他们更舒服地服用这些漫长的踢,因为他们知道它会去哪里。也许是球有多好的最大标记,是我没有听到一个关于它的一个负面词。当英格兰输给乌拉圭一名记者问我,“他们可以责怪球吗?”我说他们肯定可以,但他们不应该。


Danielle Elliot是一位位于纽约的作家。她专注于科学,体育和两者的许多交叉点。她的工作已经出现在线全国地理,大西洋,格兰德兰,和其他出版物,并播出了NBC,ESPN和福克斯运动。

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