榮光這一問就好像是打開了何塞·阿萊瑪尼的話匣子,或者說他一直就在等著榮光問這個問題。
于是他開始了自己的……“表演”。
“啊,這個問題你可問對我了我是專門研究過電梯球的。為什么研究呢？因為我發現這種任意球方式太有意思了,足球在空中幾乎一動不動,完全沒有自身的旋轉,和貝克漢姆的那種弧度極大的任意球完全不同……按理說,任意球就是要靠弧線繞過人墻,欺騙門將,從而實現進球的目的。但為什么會有這樣的任意球呢？足球幾乎是呈一條直線的方式,往前飛,然后還會突然下墜,就好像有什么東西把足球往下擋了一樣……”
“我一開始以為這是踢球球員運氣好蒙出來的。”
聽到這里,榮光也點了點頭,他當初也是這么認為的,克里斯蒂亞諾·羅納爾多那不過是運氣好,蒙進去的,有什么好吹的呢？
“但我發現無論是克里斯蒂亞諾·羅納爾多,還是儒尼尼奧,或者是皮爾洛,都有過這樣的任意球破門,并不是什么孤立的例子。一個人能夠靠運氣好蒙進去一個,但這么多人都能夠靠運氣好蒙進去嗎？所以我開始研究這種任意球……我發現這個任意球絕對不是運氣好蒙進去的,從罰球到破門之間是有著必然的規律和聯系的”
說到這里,阿萊瑪尼自己都有些激動了,他揮舞了一下拳頭,興奮的樣子就好像自己發現了什么新的元素一樣…
“我甚至可以說,只要堅持正確的踢球方式你就能踢出這種看起來像是運氣好蒙出來的電梯球為什么我敢這么說？這是有科學根據的……”
“科學？”榮光聽到這里忍不住插話道,這踢任意球還有什么科學？
看到榮光如此驚訝的表情,阿萊瑪尼露出了微笑。
“當然,科學”他用非常肯定的語氣說道。“為什么電梯球會呈現出這樣一種狀態？這就涉及到了流體力學。因為足球是一個球體,會和周圍的空氣形成流線型的接觸,會造成紊流或者是湍流,就是旋轉的氣流,這就是足球在空中會飄忽不定,忽左忽右,或者是忽上忽下。這里面涉及到一個物理學方面的理論,叫做‘馬格努斯效應,,是說當旋轉物體的旋轉角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合時,在與旋轉角速度矢量和平動速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產生一個橫向力。這個橫向的力就會導致物體飛行軌跡發生偏轉。
“簡單來說,我們所看到的弧線球,其實就是馬格努斯效應的體現。旋轉物體能夠橫向產生力的作用,是因為物體旋轉可以帶動周圍流體旋轉,使得物體一側的流體速度增加,另一側流體速度減小。而根據伯努利定理,流體速度增加導致壓強減小,流體速度減小將導致壓強增加,這樣就導致旋轉物體在橫向的壓力差,并形成橫向力。同時由于橫向力與物體運動方向垂直,因此這個力主要改變飛行速度方向,即形成物體運動中的向心力,因而導致物體飛行方向的改變……
“這是弧線球的物理原理,我們以貝克漢姆的弧線球為例,可以看到球越到球門處球速越慢,球自身旋轉越快,根據馬格努斯效應,球身兩側氣壓差異導致皮球偏向角速度方向與行進方向相反的一側。
“而電梯球呢？就不適用于馬格努斯效應了。由于球身自旋速度很小,甚至是不旋轉,腳力幾乎就全都作用在了前進方向所需要的動能上,足球出去的瞬間就獲得了極高的速度,剛開始皮球會高速直線前行,但隨著空氣作用流線型的球體表面,皮球任意一個位置都能產生氣壓差,直接導致皮球運動線路飄忽不定,忽左忽右,甚至忽上忽下。
小儒尼尼奧曾經在法甲聯賽中踢進過一個很著名的任意球,足球在空中兩次變向,最終劃出了一道B型的弧線,鉆入球門。如果我沒記錯的話,那個球距離球門是三十七點二米,比你現在練習的距離還要遠……我記得我手機里保存了這個進球的視頻……”
說到這里,何塞·阿萊瑪尼掏出了自己的手機,然后在視頻里找到了那段進球視頻,拿出來播放給兩個人看。
“你們看,足球在空中就幾乎是不自旋的。足球上的黑色色塊有位置上的偏移,但這不是自轉所帶來的,而恰好證明了空氣從不同方向給足球施加壓力的結果……門將因此對這個球完全沒有反應……”
隨后阿萊瑪尼繼續滔滔不絕,口若懸河。
“在這里我要說為什么我認為電梯球是可以被成功復制的,而不是運氣好蒙出來的。因為只是有原因的,我總結克里斯蒂亞諾·羅納爾多和小儒尼尼奧踢出電梯球時,發現這兩人有一個共同點,那就是他們都擅長遠射,都可以在距離球門很遠的地方主罰直接任意球,小儒尼尼奧就有過很多個距離球門非常遠的任意球破門。這說明什么？說明他們兩個人的腳力都非常大,是的,腳力大,這就是踢電梯球所必須滿足的條件之一,那就是擊球力量。
“擊球力量必須足夠大,才能讓足球獲得最高的初始速度,這樣才可能出現電梯球,否則的話,你是根本踢不出電梯球來的。這就和弧線球不一樣了,弧線球并不要求初始速度,也沒法要求初始速度,因為踢弧線球要增加球鞋和足球的摩擦力,增加摩擦力會降低速度。而踢電梯球則要求觸球時間盡量短,越短速度越快,弧線球的觸球時間則會更長……
“那為什么必須要大力擊球才能踢出電梯球來呢？這里我要引出一個有名的理論,叫做‘卡門渦街,理論,這個理論是由著名的空氣動力學專家馮·卡門提出來的,所以以他名字命名什么是渦街理論呢？就是當水流和氣流被一個物體所阻擋之后,在這個物體身后形成的一個漩渦接一個漩渦的規則排列,看起來就像是漩渦組成了一條街,所以叫做渦街……渦街效應會給物體帶來震動,甚至會導致和物體的共鳴。在建筑上,嚴重的話會因此而產生垮塌事故,比如有名的美國塔科瑪橋垮塌事故……
“同樣,踢出去的電梯球,因為足球本身是不旋轉的,所以足球自身不會產生非常強的橫向力,當足球穿過空氣的時候,遇到空氣阻力,空氣會在它后面形成渦街,這就會導致足球開始震動。這也是為什么足球會在空中忽上忽下,忽左忽右的原因了。當振動頻率過大的時候,就會發生比較大的方向上的偏移,就像塔科瑪橋在渦街影響下振幅達到了九米,橋面傾斜到了四十五度的時候垮塌一樣。
“渦街理論的基本公式很簡單,就是F等于KV被B除0,V可以看做是球體的運行速度,壩則是球體的直徑,K則是斯特勞哈爾數,和球體的介質以及流體的性質有關,是晃動的頻率。從這個公式中我們可以看到球速越快,球體的直徑越小,足球晃動的頻率也就越高。足球的直徑是固定的,斯特勞哈爾數也是相對固定的,那么唯一能夠起到作用的就是球速了,球速則取決于你施加給足球的力……也就是你射門的力量。射門力量越大,足球在空中受到渦街理論影響之后晃動的頻率也就越高。這也就是為什么踢電梯球一定要力量足夠大才行,力量不大,球速不快,就不成功。
“這種現象在理論上可以計算出來,和一個叫做雷諾數的比值有關系。雷諾數就是說你踢一個球,給予它的力量和空氣給足球的粘滯力的比值,這個數字就叫雷諾數。電梯球就和雷諾數有關……我通過計算研究發現了對于不旋轉的球體來說,當初始速度小于末端速度的時候,球體就成拋物線運動,而當初始速度遠大于末端速度時,球下落時就會急墜……也就是形成電梯球。計算的基本公式就是牛頓第二定律……”
說到這里,阿萊瑪尼突然停下了口若懸河的講演,然后問旁邊已經目瞪口呆的孫奉陽：“請問有紙和筆嗎？”
孫奉陽完全沒有反應過來,就這么機械地將手中的紙和筆遞給了他。紙其實就是的阿萊瑪尼剛才給孫奉陽的簡歷
阿萊瑪尼接過來,看都沒看,直接將自己的簡歷翻了過來,在反面的空白部分寫了起來。
他在紙上寫下了牛頓第二定律的公式,同時嘴里不停的講著,手也不停。
寫完牛頓第二定律的公式,又寫下了第二個公式：“……因為是電梯球,所以球體是不旋轉的,因此橫向力這個數據可以忽略不計,在只考慮空氣阻力的情況下,而且是大雷諾數,就是初始速度非常快的時候,這個公式可以簡化成”
“……從這個公式最后可以得到一個最終速度Hc注意注意,我說的這個最終速度不是我們平常意義理解的最終速度,而是加速度等于零,就是說速度不會再發生變化的時候的速度……它是一個開方的形式,和球的半徑有關系,和阻尼系數有關系,和空氣密度有關系……總而言之,我們可以算出一個最終速度……這個最終速度和最初的起始速度之間的關系決定了這個球的運動軌跡的形狀……也就是根據剛才的公式,我們可以算出來速度隨著時間的變化……而對速度做一個對時間的積分的話,就可以得到路程隨著時間的變化,也就是給出了足球運行的軌跡……”
他開始在紙上畫XY軸的圖。
“……看這個弧線,初始速度每秒大約三十七米,角度三十八度,計算出來的弧線應該是這樣的……看到了嗎？典型的電梯球的運行路線。一開始是一個比較緩的坡上去,接下來非常陡的降下來……所以,踢電梯球是有規則的,只要你按照這個規則來,成功的幾率就會比你不按照規則來大呃,不知道我怎么說……有沒有講清楚呢？”
興致勃勃說到這里,阿萊瑪尼從他的計算公式中抬起頭來,看著已經呆若木雞,如同石化了的榮光和孫奉陽說……
