16:01 2022-12-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cupa Mondială: Mingea specială Al Rihla de anul acesta are aerodinamica unui campion, potrivit unui fizician sportiv
_ World Cup : Mingea specială Al Rihla de anul acesta are aerodinamica unui campion, potrivit unui fizician sportiv
Ca la fiecare Cupă Mondială, la Cupa Mondială FIFA 2022 din Qatar jucătorii vor folosi o minge nouă. Ultimul lucru pe care îl doresc concurenții este ca cea mai importantă piesă de echipament din cel mai important turneu din cel mai popular sport din lume să se comporte în moduri neașteptate, așa că se depune multă muncă pentru a ne asigura că fiecare minge nouă de Cupă Mondială este familiară jucătorilor.
Sunt profesor de fizică la Universitatea din Lynchburg, care studiază fizica sportului. În ciuda controverselor legate de corupție și probleme legate de drepturile omului în jurul Cupei Mondiale din acest an, există încă frumusețe în știința și îndemânarea fotbalului. Ca parte a cercetării mele, o dată la patru ani, fac o analiză a noii mingi de la Cupa Mondială pentru a vedea ce a dus la crearea piesei centrale a celui mai frumos joc din lume.
Fizica dragului
Între șuturi pe poartă, lovituri libere și pase lungi, multe momente importante ale unui joc de fotbal au loc când mingea este în aer. Deci, una dintre cele mai importante caracteristici ale unei mingi de fotbal este modul în care se deplasează prin aer.
Pe măsură ce o minge se mișcă prin aer, un strat subțire de aer în mare parte nemișcat, numit strat limită, înconjoară o parte a mingii. La viteze mici, acest strat limită va acoperi doar jumătatea din față a mingii înainte ca aerul care curge să se desprindă de suprafață. În acest caz, traseul de aer din spatele mingii este oarecum regulat și se numește flux laminar.
Când o minge se mișcă rapid, totuși, stratul limită se înfășoară mult mai departe în jurul mingii. Când fluxul de aer se separă în cele din urmă de suprafața mingii, o face într-o serie de vârtejuri haotice. Acest proces se numește flux turbulent.
Când calculează cât de multă forță o dă aerul în mișcare unui obiect în mișcare – numită rezistență – fizicienii folosesc un termen numit coeficient de rezistență. Pentru o anumită viteză, cu cât coeficientul de rezistență este mai mare, cu atât este mai mare rezistența unui obiect.
Se pare că coeficientul de rezistență al unei mingi de fotbal este de aproximativ 2,5 ori mai mare pentru fluxul laminar decât pentru fluxul turbulent. Deși poate părea contraintuitiv, întărirea suprafeței unei mingi întârzie separarea stratului limită și menține o minge în flux turbulent mai mult timp. Acest fapt al fizicii - că mingile mai aspre simt mai puțină rezistență - este motivul pentru care mingile de golf cu gropițe zboară mult mai departe decât ar fi dacă mingile ar fi netede.
Când vine vorba de a face o minge de fotbal bună, viteza la în care fluxul de aer trece de la turbulent la laminar este critic. Acest lucru se datorează faptului că atunci când are loc această tranziție, o minge începe să încetinească dramatic. Dacă fluxul laminar începe cu o viteză prea mare, mingea începe să încetinească mult mai repede decât o minge care menține fluxul turbulent mai mult timp.
Evoluția mingii de la Cupa Mondială
Adidas a furnizat mingi pentru Cupa Mondială din 1970. Până în 2002, fiecare minge a fost realizată cu construcția emblematică cu 32 de panouri. Cele 20 de panouri hexagonale și 12 pentagonale au fost în mod tradițional realizate din piele și cusute împreună.
O nouă eră a început cu Cupa Mondială din 2006 din Germania. Mingea din 2006, numită Teamgeist, a constat din 14 panouri netede, sintetice, care au fost lipite termic împreună în loc să fie cusute. Sigiliul mai strâns, lipit a ținut apa din interiorul mingii în zilele ploioase și umede.
Făcând o minge din materiale noi, cu tehnici noi și cu un număr mai mic de panouri, schimbă modul în care mingea zboară prin aer. În ultimele trei Cupe Mondiale, Adidas a încercat să echilibreze numărul panoului, proprietățile cusăturii și textura suprafeței pentru a crea mingi cu aerodinamica potrivită.
Mingea Jabulani cu opt panouri de la Cupa Mondială din Africa de Sud din 2010 a avut panouri texturate pentru a compensa cusăturile mai scurte și un număr mai mic de panouri. În ciuda eforturilor Adidas, Jabulani a fost o minge controversată, mulți jucători plângându-se că a decelerat brusc. Când eu și colegii mei am analizat mingea într-un tunel de vânt, am constatat că Jabulani era în general prea netedă și, prin urmare, avea un coeficient de rezistență mai mare decât mingea Teamgeist din 2006.
Mingile pentru Cupa Mondială pentru Brazilia în 2014 — Brazuca — și Rusia în 2018 — Telstar 18 — ambele aveau șase panouri cu forme ciudate. Deși aveau texturi de suprafață ușor diferite, aveau în general aceeași rugozitate generală a suprafeței și, prin urmare, proprietăți aerodinamice similare. Jucătorilor le-au plăcut în general Brazuca și Telstar 18, dar unii s-au plâns de tendința lui Telstar 18 de a exploda ușor.
Mingea Al Rihla din 2022
Noua minge de fotbal pentru Cupa Mondială Qatar este Al Rihla.
Al Rihla este realizat cu cerneluri și lipici pe bază de apă și conține 20 de panouri. Opt dintre acestea sunt triunghiuri mici cu laturi aproximativ egale, iar 12 sunt mai mari și au o formă de cornet de înghețată.
În loc să folosești texturi în relief pentru a crește rugozitatea suprafeței, ca în cazul bilelor anterioare, Al Rihla este acoperite cu caracteristici asemănătoare gropițe care conferă suprafeței sale o senzație relativ netedă în comparație cu predecesorii săi.
Pentru a compensa senzația mai netedă, cusăturile lui Al Rihla sunt mai largi și mai adânci - poate învăța din greșelile prea netede. Jabulani, care a avut cele mai mici și mai scurte cusături din ultimele mingi ale Cupei Mondiale și despre care mulți jucători l-au simțit lent în aer.
Colegii mei din Japonia au testat cele mai recente patru mingi ale Cupei Mondiale într-un tunel de vânt de la Universitatea din Tsukuba.
Când fluxul de aer trece de la fluxul turbulent la cel laminar, coeficientul de rezistență crește rapid. Când se întâmplă acest lucru unei mingi în zbor, mingea va experimenta brusc o creștere abruptă a rezistenței și va încetini brusc.
Majoritatea mingilor de la Cupa Mondială pe care le-am testat au făcut această tranziție la aproximativ 36 mph (58 km/h). . Așa cum era de așteptat, Jubalani este excepțional, cu o viteză de tranziție de aproximativ 51 mph (82 km/h). Având în vedere că majoritatea loviturilor libere încep cu o viteză mai mare de 60 mph (97 km/h), este logic că jucătorii au simțit că Jabulani a fost lent și greu de prezis. Al Rihla are caracteristici aerodinamice foarte asemănătoare cu cei doi predecesori ai săi și, dacă este ceva, se poate chiar mișca puțin mai repede la viteze mai mici.
Fiecare minge nouă este întâmpinată cu plângeri din partea cuiva, dar știința arată că Al Rihla ar trebui să se simtă familiar jucătorilor de la Cupa Mondială de anul acesta.
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Comentarii:
Adauga Comentariu