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NASA科学家研究世界杯 "桑巴荣耀'妨碍电梯球

世界杯资讯央视网体育综合 2014年06月29日 11:31 A-A+ 二维码
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  26日凌晨,阿根廷与尼日利亚上演了一场进球大战。上半场补时阶段,“小跳蚤”梅西主罚的任意球划出一道高高的弧线,尼日利亚门将只能目送皮球蹿入球门。

  世界杯开赛至今,已有多名球员打入精彩入球。这些入球,有的力道十足,有的弧线诡异,有的角度刁钻。打入这些世界波的球员,除了比赛状态正佳,与队员配合默契外,还少不了本届世界杯比赛用球“桑巴荣耀”的功劳。

  2014年FIFA世界杯引起了很多球迷的兴奋,其中也包括NASA的工程师们。尽管NASA没有参与到足球的设计或测试工作,但科学家们认为,世界杯比赛提供了解释空气动力学原理的机会,通过研究世界杯用球,会让人们了解足球背后的科技奥秘。

    “普天同庆”太诡异

  在位于美国加州的NASA艾姆斯研究中心的实验室里,科学家们利用烟雾、激光和流体搭建了一个测试间,通过空气动力学来研究2014年巴西世界杯用球“桑巴荣耀”的科技秘密。

  艾姆斯研究中心空气动力学首席实验师拉比·梅塔介绍说,空气动力学的研究对象是空气和液体,它们在空气动力学研究中被统称为“流质”。拉比·梅塔和工程师们将“桑巴荣耀”、传统足球和2010年南非世界杯用球“普天同庆”等测试球分别放入测试水道。

  在这个长约43厘米的水道中,研究者利用荧光染色的液体来观察球体周围的流体形态。他们发现,世界杯参赛选手通常的踢球速度在每小时80到89公里之间。更加光滑的“普天同庆”在约80公里每小时的速度时能产生最大电梯球效应,这解释了2010年世界杯时,球员会经常踢出电梯球。

  “普天同庆”虽然容易产生电梯球,但这款球形状太圆润,飞行轨迹更加飘逸。美国媒体报道称,在2010年南非世界杯时,“普天同庆”所表现出的一些“超自然”运动状态,不仅让门将无所适从,前锋中场队员也连连抱怨,称这款球无法控制。

  电梯球更难踢了

  充分利用球的飞行特性来获得运动优势并不新奇。以棒球比赛为例,投手根据球的缝线控制球的旋转,投出弧线球、快球、滑球、指间球等不同轨迹的球。对足球而言,虽然球体表面并没有突出缝线,但大部分足球球面是有接缝的。

  与之前的世界杯比赛用球相比,“桑巴荣耀”具有更少的面,但这些类似手指形状的面之间的接缝长度却增加了。相比“普天同庆”,这些接缝的深度也变深了。球面上还布满了凸起,所有这些因素都会影响球的空气动力学特性。

  在通常印象中,气体是围绕球体进行运动的。实际上这种说法并不准确,围绕球体的气流并不平滑,在球后方会产生相当大的拉力。比如,在高尔夫球场上,较为光滑的高尔夫球比正常的、凹凸不平的高尔夫球前进的距离要短。球体表面的小窝能搅动空气,在球体后方产生较小的低压尾流,从而减少拉力,使球运动距离变长。

  “在球体表面附近会形成一个很薄的空气层,称为边界层,正是边界层的状态和变化影响了球的运动,”拉比·梅塔说,“足球所使用的材料,球面的粗糙程度都会影响其空气动力学特性。”

  球面越光滑,要踢出电梯球所需的速度就越高。由于“桑巴荣耀”增加了球面的粗糙度,产生最大电梯球效应临界速度降到了48公里每小时。因此,以世界杯赛场上通常的踢球速度而言,“桑巴荣耀”整体粗糙度的增加将减少电梯球产生的概率。

  “桑巴荣耀”更稳定

  2006年德国世界杯的“团队之星”,2010年南非世界杯的“普天同庆”,都不受门将待见。他们抱怨皮球运行的轨迹过于诡异。本届世界杯上,“桑巴荣耀”的表现还算正常。

  据悉,“桑巴荣耀”的球体表面由五层材料组成,确保足球在踢过之后能够恢复其原来的形状,这使球面特别持久耐用,富有弹性。球皮的最里层是黏合涂层,在此之上是聚氨酯泡沫塑料,由数百万气体填充的微球体组成。足球的外表皮包括三层具有不同厚度的紧凑层。这些紧凑层能够出色地抵抗外部影响和磨损,并实现足球的高弹性。此外,其球体表面还具备50000个小凸点,其能够增加皮球与脚的接触面,增加触球时球体的旋转。

  美国航天局艾姆斯研究中心的拉比·梅塔说与“普天同庆”相比,“桑巴荣耀”的移动速度和稳定性更好。“球员们应该会对这个新的比赛用球更加满意。它的飞行稳定性更高,踢起来更像由32个平面拼接起来的传统足球。”

  去年测试时,作为门将测试的代表,西班牙队队长卡西利亚斯就表示:“‘桑巴荣耀’的设计让人称羡,有强烈的巴西风格。它与欧冠比赛用球非常类似,因此我相信球员们对此会非常开心。我期待在巴西与这款绝妙的足球共舞。”也许,正是因为“桑巴荣耀”重量轻球速快、皮球飞行轨迹稳定,才刺激了本届世界杯能够产生更多的进球。卡西利亚斯遭遇两场耻辱性的比赛后,提前告别了世界杯赛场。

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我要纠错编辑:孔繁景 责任编辑:王晓遐
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