ニュートン力学

サッカーボールが曲がった道をたどる原因は何ですか？



What Causes Soccer Ball Follow Curved Path



解決：

サッカーのスパイラルパスに関係する物理学/数学のいくつかについて説明している興味深い論文があります。これがロベルト・カルロスのフランスに対するゴールです（質問へのコメントで議論されています）。

ここに画像の説明を入力してください



これは、1997年にブラジルのロベルトカルロスがフランスと対戦した有名なゴールを解釈する方法です。このフリーキックは、$ 35〜 text {m} $。ロベルト・カルロスが強くボールを打つ
（（$ U_0 = 38〜 text {m} / text {s} $）約の角度で$ 12 ^ circ $ゴールの方向に対して;回転による
（（$ omega_0 approx 88〜 text {rad} / text {s} $、映画から抽出するのは難しいがもっともらしい値）、それは壁を回避し、ゴールに向かって曲がり、ゴールポストにぶつかって入った（図11）。ゴールキーパーのファビアンバルテスは動かなかった。回転がなければ、ボールはフィールドを離れていただろう。$ 4〜 text {m} $ゴールから離れて！弾道がスパイラルではなく単純な円だったとしたら、ボールはまだ残っていたでしょう。$ 1〜 text {m} $あちらへ[。]

差出人：サッカーカーブ-Journal of Fluids and Structures



アップデート：

別の記事「ビーズを水に落とすことによってナックルボールの予測できない動きについての洞察を得る」は、ロナウドによって普及したいわゆるナックルボールショットについて説明しています。

「球が流れているとき、球の後ろの伴流とボールに作用する抗力が急激に減少する臨界速度があります」と、フランスのエコールポリテクニークの流体力学大学院生キャロラインコーエンは説明しました。後流のサイズが小さくなると、横方向の力が発生し、ボールが直線経路から外れる可能性が高くなります。流体物理学者はこれを「抗力危機」と呼んでいます。



ナックルボールは、メジャーリーグの速球と比較して、比較的ゆっくりと最小限のスピンで投げられ、飛行の後半に明らかにランダムな方法で方向を変えることによって打者を混乱させます。

しかし、ナックルボールは野球に限定されていません。クリケットでは、インドの高速ボウラーであるザヒールカーンがスロワーボールにナックラーを使用することで知られています。バレーボール選手は、スパイクボールが近づくとナックルを経験します。そして、フランスの科学者にとって最も重要なのは、スペインリーグのレアルマドリードのスター、クリスティアーノロナウドなどのトッププレーヤーが、相手のゴールキーパーに向かう途中で予想外にジグザグにサッカーボールを蹴ることができることです。


ボールにスピンがある場合、ボールの両側に抗力の差があり、これが「カーブボール」の原因になります。ボールの進行方向に移動するエッジは、空気がより高速で通過するのを感じます。エッジがボールの進行方向と反対に移動するため、遅い側よりも速い側の方が空力抵抗が大きくなります。これはマグヌス効果と呼ばれます。

これは重力に加えて、自然に下向きに曲がる放物線状のパスを与えますが、あなたは面白い左右のたわみを意味したと思います。

編集：揚力と循環への接続も指摘する機会を利用することもできます：揚力とマグヌス力の両方は、物体の一方の側をもう一方の側よりも速く流れる空気によるものとして理解できます。相対循環 その周り オブジェクト。カーブボールの場合、この循環は、ボールの表面での空気力学的抗力によって加速される空気によるものです。


答えはよく知られているマグヌス効果で、ボールが流体の中で回転すると力を感じるというものです。サッカーボールの回転は、左右に回転しているときに最も顕著になります（どちらの方向にも強いカーブがあります）。サッカーボールが地面から蹴られ、トップ（またはバック）スピンを達成するのが難しいため、これは支配的な種類のスピンです。

これが、野球にカーブボールが存在する理由です。この場合、それらはスローされるので、トップスピンまたはバックスピンを与える方が簡単です。