Nature: Полет футбольного мяча противоречит законам физики

Сообщение №42953 от Alexander 27 января 2006 г. 08:36
Тема: Nature: Полет футбольного мяча противоречит законам физики

Чтобы футбольный мяч пролетел большее расстояние и с более высокой скоростью, его нужно направлять под углом 25-30 градусов от поверхности земли, хотя это и противоречит законам физики. К такому выводу пришли ученые британского университета Brunel University Николас Динторн и Дэвид Эверетт, которые посвятили разгадке этого феномена специальное исследование, пишет издание Nature (полный текст на сайте Inopressa.ru).

Специалисты лишь подтвердили то, что многие футболисты и так знают на практике: когда нужно сделать удар как можно дальше и сильнее, математические принципы не всегда применимы. Однако Линторн и Эверетт готовы дать несколько советов футбольным тренерам по поводу того, как наилучшим образом исполнять дальний навесной удар.

Каждый студент-физик знает: для того, чтобы получить максимальную дальность выстрела при стрельбе из артиллерийского орудия, наклон ствола должен составлять 45 градусов от земли. Но футболисты, равно как игроки в гольф, метатели копья и метатели диска, обычно используют траекторию, имеющую угол намного меньше – 30-35 градусов. Игроки выработали такую траекторию в результате длительной практики.

"Мы не можем объяснить, почему эффективная траектория является такой необычной", – говорит Линторн. Он и Эверетт исследовали футбольный навес, изучив кадры видеосъемки футболистов, выполняющих этот удар под различными траекториями. Затем они попытались описать полученные данные о скорости мяча, расстоянии, на которое он пролетел, и времени его полета, в виде математических уравнений.

Это дало исследователям возможность найти самый оптимальный угол, под которым нужно направлять мяч, чтобы тот пролетел наибольшее расстояние. Оказывается, он должен составлять от 20 до 35 градусов. Информация о результатах исследования опубликована в журнале Sports Biomechanics2.

Почему же здесь наблюдаются такие большие отличия от традиционной механики? По словам Линторна, все дело в том, что традиционная механика не учитывает особенности строения костей и мышечной структуры человеческого тела, а они позволяют приложить большую силу к мячу, который летит под более низким углом, чем под более высоким. Поэтому мяч, летящий под более низким углом, имеет более высокую скорость. А скорость - это главный фактор, определяющий дальность полета.

Иногда имеет значение не дальность удара, а время полета мяча. Например, когда нужно быстрым пасом застать противника врасплох. Ученые установили, что в этом случае траектория должна быть на несколько градусов ниже. Это почти не изменит дальность, но может изменить время полета, а сэкономленные десятые доли секунды порой приобретают решающие значение в ходе матча.

"Навесные удары широко практикуются в футболе, - говорит Линторн. - В большинстве футбольных команд есть игрок, специализирующийся на таких ударах". Знание того, как мастера осуществляют эти навесы, может помочь тренерам понять, что им не следует применять некоторые правила физики для достижения оптимального результата.

Возможно, самую большую ценность из этого исследования извлекут школьные учителя – с его помощью легко повысить у детей интерес к физике. Ведь все, что имеет отношение к спорту, вызывает у учеников большой интерес, отметил Линторн.

newsru.com


Отклики на это сообщение:

Конечно, про биомеханику и важность фактора времени в спорте - верно.

Но почему про влияние сопротивления воздуха никто не вспомнил?
Это ведь тоже уменьшает оптимальный угол.


> Конечно, про биомеханику и важность фактора времени в спорте - верно.
> Но почему про влияние сопротивления воздуха никто не вспомнил?
> Это ведь тоже уменьшает оптимальный угол.

Подобные исследования, применительно к спорту, ведутся уже лет триста и ни чего нового в отчете британских ученых нет. Давно изучено и преподается на физкультурных факультетах. Толкатели ядра именно под углом 45 градусов посылают снаряд, чтобы он улетел на максимальное расстояние, так как влияние сопротивления воздуха на результат броска ничтожно. Чего не скажешь про полет воланчика в бадминтоне. И ни каких нарушений физических законов. Вероятнее всего, статья - о студенческом проекте по физике для первого курса, так как он не тянет даже на бакалаврскую степень. О дидактической ценности подобных задач тоже давным-давно уже сказано.


> > Конечно, про биомеханику и важность фактора времени в спорте - верно.

> > Это ведь тоже уменьшает оптимальный угол.

> Подобные исследования, применительно к спорту, ведутся уже лет триста и ни чего нового в отчете британских ученых нет. Давно изучено и преподается на физкультурных факультетах. Толкатели ядра именно под углом 45 градусов посылают снаряд, чтобы он улетел на максимальное расстояние, так как влияние сопротивления воздуха на результат броска ничтожно.
А можно ли подсунуть кроссовку под футбольный мяч(касающийся земли) так, чтобы он полетел под 45°?
И нужно ли вообще(или лучше спросить как часто) футболисту пинать мяч как можно дальше?


> А можно ли подсунуть кроссовку под футбольный мяч(касающийся земли) так, чтобы он полетел под 45°?
При этом мяч еще сильно закрутится, и часть энергии уйдет туда.

> И нужно ли вообще(или лучше спросить как часто) футболисту пинать мяч как можно дальше?
Например, выпинывая мяч из штрафной площадки.


> И нужно ли вообще(или лучше спросить как часто) футболисту пинать мяч как можно дальше?

Футболисту под номером 1 - очень часто. И ударить мяч под углом 45 град. для него - не проблема.


> > А можно ли подсунуть кроссовку под футбольный мяч(касающийся земли) так, чтобы он полетел под 45°?
> При этом мяч еще сильно закрутится, и часть энергии уйдет туда.
Вот и ответ на вопрос про угол удара.
> > И нужно ли вообще(или лучше спросить как часто) футболисту пинать мяч как можно дальше?
> Например, выпинывая мяч из штрафной площадки.
Можно ли в этом случае брать мяч в руки? Тогда можно подкинуть мяч при ударе и пнуть его под 45° без закрутки. Вероятно так и делается опытными футболистами(если цель удара, как можно дальше удалить мяч от себя). Я слышал про вратарей которые перепинывали мячом всё футбольное поле. Удивлюсь, если угол удара у них не был равен 45 градусам.



> > > И нужно ли вообще(или лучше спросить как часто) футболисту пинать мяч как можно дальше?
> > Например, выпинывая мяч из штрафной площадки.
> Можно ли в этом случае брать мяч в руки? Тогда можно подкинуть мяч при ударе и пнуть его под 45° без закрутки. Вероятно так и делается опытными футболистами(если цель удара, как можно дальше удалить мяч от себя). Я слышал про вратарей которые перепинывали мячом всё футбольное поле. Удивлюсь, если угол удара у них не был равен 45 градусам.

Кстати, многие из школьной задачи про опртимальный угол броска на всю оставшуюся жизнь запомнили значение угла 45 градусов. Для легкого мяча в условиях сопротивления воздуха оптимальный угол меньше 45. Чем больше начальная скорость мяча, тем этот угол меньше. При попутном ветре оптимальный угол может быть больше 45 градусов. Закрутка мяча тоже способствует увеличению дальности полета. Забавное зрелище получается при закрутке волейбольного мяча. Мастера редко пользуются такими приемами - их этим не удивишь, а в любительском - часто. Умельцы подкрутки такую потеху иногда устраивают на площадке, ставя противника в недоумение, что зрители от смеха за животики хватаются.



> Кстати, многие из школьной задачи про опртимальный угол броска на всю оставшуюся жизнь запомнили значение угла 45 градусов. Для легкого мяча в условиях сопротивления воздуха оптимальный угол меньше 45.
Сопротивлением воздуха нельзя пренебречь, особенно при больших скоростях.
Чтобы уменьшить вредный эффект влияния сопротивления воздуха на уменьшение оптимального угла в 45°, можно увеличить массу мяча а можно к тому же улучшить его аэродинамику, как это делают у мяча для игры в гольф.
> Чем больше начальная скорость мяча, тем этот угол меньше. При попутном ветре оптимальный угол может быть больше 45 градусов. Закрутка мяча тоже способствует увеличению дальности полета. Забавное зрелище получается при закрутке волейбольного мяча. Мастера редко пользуются такими приемами - их этим не удивишь, а в любительском - часто. Умельцы подкрутки такую потеху иногда устраивают на площадке, ставя противника в недоумение, что зрители от смеха за животики хватаются.
В футболе есть такой приём называемый "сухим листом", там тоже используется эффект закрутки но не для дальности а для отклонения мяча от предполагаемой противником траектории.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100