Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Βραζιλιάνικη Φυσική: Πώς η "θεά" μπάλα παίρνει φάλτσα;



Μια ιστορική εκτέλεση φάουλ
Πριν από 21 χρόνια, στις 3 Ιουνίου 1997, ο Βραζιλιάνος ποδοσφαιριστής Ρομπέρτο Κάρλος έγραψε ιστορία στον αγώνα μεταξύ Γαλλίας – Βραζιλίας με την καλύτερη στην ιστορία απευθείας εκτέλεση φάουλ.

Ο Βραζιλιάνος επιθετικός λάκτισε τη μπάλα από απόσταση 35 μέτρων, δίνοντάς της εσωτερικά φάλτσα και αυτή κατέληξε στα δίχτυα διαγράφοντας τόση καμπύλη τροχιά, που όχι μόνο άφησε άναυδο τον σπουδαίο Γάλλο τερματοφύλακα Μπαρτέζ, αλλά υποχρέωσε και έναν φωτογράφο που βρισκόταν δίπλα από την εστία να σκύψει νομίζοντας ότι η μπάλα θα τον χτυπήσει.

Η φυσική του φάλτσου
Το φαινόμενο Μάγκνους δίνει την ερμηνεία της καμπύλης πορείας της μπάλας, την οποία θα προσπαθήσουμε να μελετήσουμε με ένα απλό σενάριο:

Έστω ότι ένας ποδοσφαιριστής κλωτσάει τη μπάλα προς τα εμπρός, με τέτοιο τρόπο ώστε η μπάλα να αρχίσει να περιστρέφεται αντίθετα με τους δείκτες του ρολογιού. Η περίπτωση απεικονίζεται στην εικόνα 1, όπου οι καμπύλες γραμμές αναπαριστούν τη ροή του αέρα, που προφανώς είναι κόντρα στην πορεία της μπάλας. (εικόνα 1).


Εικόνα 1.

Τα γεγονότα που συμβαίνουν είναι τα ακόλουθα:

- Η περιστροφή της μπάλας επιβραδύνει τη ροή των σωματιδίων του αέρα στα δεξιά της (αφού κινούνται αντίθετα στην περιστροφή της), ενώ τα επιταχύνει στα αριστερά της (αφού τα σωματίδια κινούνται με την ίδια φορά που έχει η περιστροφή της).

- Ως αποτέλεσμα αυτής της επιβράδυνσης και επιτάχυνσης, είναι η πίεση στα δεξιά της να είναι υψηλότερη από την πίεση του αέρα στα αριστερά της. Λόγω της διαφοράς πίεσης, ασκείται δύναμη F στη μπάλα προς τα αριστερά.

- Η μπάλα λοιπόν, αρχικά κινείται προς τα εμπρός, όμως καθώς της ασκείται κάθετη δύναμη προς τα αριστερά, επιταχύνει αλλάζοντας ολοένα και περισσότερο πορεία ακολουθώντας καμπύλη τροχιά προς τα αριστερά (τα γνωστά φάλτσα).

Ο Βραζιλιάνος το παράκανε
Ωστόσο, η αλήθεια είναι ότι στην περίπτωση του φάουλ του Ρομπέρτο Κάρλος, τα φάλτσα της μπάλας ήταν τόσα πολλά που ακόμη και η επιστήμη… σήκωσε τα χέρια ψηλά, καθώς η πορεία της μπάλας παρέκκλινε αρκετά σημαντικά από την προβλεπόμενη με βάση τους τύπους υπολογισμού. Μάλιστα, υπολογίστηκε ότι αν δεν υπήρχε βαρύτητα ώστε η μπάλα να πέσει στο έδαφος, ούτε εμπόδιο ώστε να σταματήσει την πορεία της, αυτή θα διέγραφε σπειροειδή τροχιά (εικόνα 2).
Εικόνα 2

  Στο παρακάτω βίντεο, η εκτέλεση του φάουλ του Ρομπέρτο Κάρλος:


Κι εδώ η εξήγηση, με επιπλέον στοιχεία, από το TED-ed:


Μανόλης Κουσλόγλου

Σχόλια

  1. 1. Εξωτερικά ήταν τα φάλτσα, όχι εσωτερικά.
    2. Η εξήγηση που δίδεται (λόγω φαινομένου Magnus ήτοι διαφορική πίεση λόγω διαφορετικών ταχυτήτων) νομίζω μπορεί να αμφισβητηθεί κατά τον ίδιο τρόπο που αμφισβητείται η συνήθης εξήγηση της άντωσης πτερύγων (λόγω αρχής Bernoulli ήτοι διαφορικής πίεσης λόγω διαφορετικών ταχυτήτων)...

    ΑπάντησηΔιαγραφή
    Απαντήσεις
    1. Όσον αφορά στα φάλτσα, είμαι κακός ποδοσφαιριστής και ότι διάβασα, έγραψα. Σχετικά με το φαινόμενο Magnus και την αρχή Bernoulli, οπωσδήποτε αμφισβητούνται σε πολλές περιπτώσεις φαινομένων, όπου υποτίθεται ότι τα ερμηνεύουν.

      Διαγραφή
  2. Ο Ρομπέρτο Κάρλος ήταν γνωστός για το πόσο δυνατό σουτ είχε. Δίνοντας ασυνήθιστα μεγάλη ταχύτητα στην μπάλα πιθανότατα έκανε το φαινόμενο πιο έντονο και ευρισκόμενος αρκετά μακριά από την εστία υπήρχε περιθώριο για την μπάλα να συνεχίσει αρκετά την τροχιά. Ο ρυθμός που έστριβε η μπάλα δεν είναι τίποτα το υπερβολικό, αλλά αν ήταν ταχύτερος από το συνήθη πιθανώς να οφείλεται ακριβώς στην ταχύτητα. Επίσης, για κάποιο λόγο φαίνεται ότι με το εξωτερικό τμήμα του ποδιού μπορεί να δωθεί τροχιά με μεγαλύτερη καμπυλότητα από ότι με το εσωτερικό

    ΑπάντησηΔιαγραφή
    Απαντήσεις
    1. Να μη ξεχνάμε ότι στην περίπτωσή του βοήθησε και ο αέρας.

      Διαγραφή

Δημοσίευση σχολίου

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Wi-Fi: Χρήση - Επικινδυνότητα - Μέτρα Προφύλαξης. ΘΕΣΕΤΕ ΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ ΣΑΣ!

  Πριν από λίγο καιρό, κατά τη δημοσίευση άρθρου στο Blog σχετικά με τους κανόνες αποφυγής των συνεπειών χρήσης των κινητών, εκδηλώθηκε μεγάλο ενδιαφέρον φίλων και επισκεπτών σχετικά με το θέμα.  Έτσι, αποφάσισα να επανέλθω στο θέμα, αυτή τη φορά απευθυνόμενος σε έναν από τους εγκυρότερους φορείς στην Ελλάδα, το ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΡΑΔΙΟΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ του ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ του Α.Π.Θ. που έχει πολύ πλούσια δράση στο χώρο, μεγάλη εμπειρία και, μεταξύ άλλων, στηρίζει σε προπτυχιακό και μεταπτυχιακό επίπεδο το Τμήμα Φυσικής του Α.Π.Θ. Μετά τις σχετικές επαφές που είχαμε, συμφωνήσαμε να εντοπίσουμε το ζήτημα στο θέμα: WI-FI: ΧΡΗΣΗ - ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑ - ΜΕΤΡΑ ΠΡΟΦΥΛΑΞΗΣ Όσοι φίλοι του blog ενδιαφέρεστε, μπορείτε ΝΑ ΘΕΣΕΤΕ ΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ ΣΑΣ στη "Δημοσίευση Σχολίου ", πιο κάτω. Τα ερωτήματα μπορούν να είναι απλά ή σύνθετα. Η διαδικασία θα διαρκέσει ως τη Δευτέρα 13 Μαρτίου, οπότε και τα ερωτήματα θα συγκεντρωθούν και θα αποσταλούν στους υπευθύνους του Εργαστηρίου, οι οποίοι...

30 Παροιμίες και Ρήσεις (αυστηρά για Φυσικούς)

Παρακάτω παρουσιάζεται ένα σταχυολόγημα... μεταποιημένων παροιμιών, όπως τις συλλογίστηκε ένας Φυσικός όταν "έσφιξαν" οι καλοκαιρινές ζέστες του Αυγούστου. Βεβαίως, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν καταλλήλως από τους συναδέλφους μέσα στην τάξη.  Μια διδακτική πρόταση λοιπόν...    Φυσική γενικά - Η Φυσική είναι μισή αρχοντιά (Λαϊκή σοφία) - Φυσική άνδρα δείκνυσι (Σοφοκλής) - Πυρ, γυνή και Φυσική (Τα τρία κακά. Μένανδρος) - Φυσική ανίκατη μάχαν (Αντιγόνη του Σοφοκλή, στ. 781). - Θεού θέλοντος και Φυσικής επιτρέποντος (Λαϊκή σοφία) - Της μαγείας τα καμώματα τα βλέπει η φυσική και γελά (παροιμία) - Η φυσική βγήκε από τον παράδεισο (λαϊκή σοφία) - Φυσική, μήτηρ πάσης μαθήσεως (αρχαίο ρητό) Φυσικοί - Αγάπα τον Φυσικό σου με τα ελαττώματά του (λαϊκή σοφία) - Άλλα τα μάτια του Φυσικού, άλλα του Θεολόγου (παροιμία) - Φυσικού παρόντος, πάσα Αρχή παυσάτω (αρχαίο γνωμικό) - Για τον Φυσικό γεννάει κι ο κόκορας (παροιμία) - Με όποιον Φυσι...

ΠΕΡΣΕΙΔΕΣ: Η εικονογραφημένη ιστορία μιας χρυσής βροχής

Φέτος, στις 12 Αυγούστου η βροχή των Περσειδών φθάνει στο μέγιστό της. Ωστόσο, καθώς το φαινόμενο έχει ξεκινήσει ηδη, αξίζει να ξεκινήσουμε την παρατήρηση και... τις ευχές μας πολύ νωρίτερα. Άλλωστε, ο αριθμός των "πεφταστεριών" αυξάνει με αργούς ρυθμούς, καθώς περνάνε οι μέρες, που σημαίνει ότι θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να τα παρακολουθούμε από τις αρχές Αυγούστου, τις νύχτες που είναι ο ουρανός πιο σκοτεινός. ΛΙΓΗ ΦΥΣΙΚΗ Οι Περσείδες είναι στην πραγματικότητα αστρική σκόνη που έχει αφήσει πίσω του ο κομήτης Σουίφτ-Τατλ, κατά τη μεγάλη περιφορά του, διάρκειας 133 ετών, γύρω από τον Ήλιο (κόκκινο σύννεφο στην εικόνα 1). Καθώς η γη περιστρέφεται γύρω από τον Ήλιο, τον Αύγουστο συγκρούεται με αυτήν τη σκόνη, η οποία έτσι εισέρχεται στην ατμόσφαιρά της με ταχύτητα 50 Κm/sec. Αποτέλεσμα της σύγκρουσης αυτής είναι η βροχή διαττόντων, τα γνωστά πεφταστέρια. Εικόνα 1. Περιφορά του Σουίφτ Τατλ και της Γης γύρω από τον Ήλιο Ο παρακάτω σύνδεσμος επιτρέπει τη μελέτη...