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2010年6月11日至7月11日,全世界足球迷期盼的第19届世界杯足球赛将在南非举行。人们常说,足球是圆的——数不清的偶然性,使得足球场上什么奇迹都可能发生。但你是否知道,在那些回味无穷的精彩瞬间背后,蕴藏着多少高科技的结晶?
史上最圆的足球
地球每天都在转动,足球也一样。2010年南非世界杯的专用足球名叫“Jabulani”,这个词源于非洲祖鲁语,意为“普天同庆”——它很好地诠释了足球尤其是世界杯大赛的激情。
要说“普天同庆”最大的特点,就是它很圆。这也算特点吗?没错,足球是圆的,越是完美的球体,越能帮助球员更好地带球过人和控制足球运行,精准度越高,对足球飞行路线的预判性也越强。
一般的足球,外表面由32块表皮缝合而成,与“完美球体”相比,它更接近于一个“32面体”。2006年的德国世界杯用球“团队之星”,革命性地使表皮数量减少到了14块。而“普天同庆”更是进一步将其减少到8块,并且首次采用“球形制模”的方法,使每一块表皮都实现了三维立体结构——也就是说,它们每一块都像是从球面上取下来的一部分。当它们以热粘合技术拼接完成后,就成了有史以来世上最“圆”的足球。
而且,球皮数量的减少,也意味着球体单块表皮面积的增加,它能为球员提供更多的触球点——尽可能踢在“球”上,而不是“球缝”上——大大提升球员对足球的控制力,帮助他们尽善尽美地发挥自己的技术。
值得一提的是,“普天同庆”的设计者还充分研究了空气动力学,在球面的适当位置嵌入了清晰可见的空气动力凹槽,使它飞行起来异常稳定。如果这样还是会踢歪的话,那就不能怪球,只能怪自己脚“臭”了。
重重考验
要成为一只“好球”,不是那么容易的。
我们知道,世界杯的每场比赛都需要多个足球,所以每个足球必须拥有尽可能相同的性能。而足球又是一项典型的“全天候运动”,遇上下雨或下雪照踢不误。这时候,球体表面的干湿程度会影响足球的各项性能。一个湿漉漉的足球,其飞行速度和反弹高度都会降低,踢出精彩的旋转球的难度则将提高。这就要对足球进行“吸水性测试”。在吸水性测试中,足球被放入一个水容器中挤压和旋转250次,然后分别称量足球的重量和容器中水的重量。测试结果表明,“普天同庆”的热粘合技术和超微凸纹表皮设计,使它的水分吸收量几乎为零,保证了它在干、湿环境下的各项性能相当一致。
一个足球在一场比赛中平均要被踢2000次左右,而比赛需要足球的性能从开始的第一分钟到最后一分钟都保持一致。为了测试足球对球体形状和大小的保持能力,要求一个足球以50公里的时速撞击一块钢板2000次,而球内气压和球体圆弧仅允许发生极小的变化。
在用胸部、大腿和脚等部位来控制足球或过人的时候,需要运动员对球的反弹有很好的预判。“反弹性能测试”让足球从2米高处多次落向同一块钢板,要求足球从钢板反弹的最高和最低高度之间的差值不能超过10厘米。此外,如果足球的球压在比赛过程中出现变化,就不能满足反弹效果一致的要求。在“球压测试”中,足球在完全充气后被搁置一旁,三天后再来测量其球压,要求球压的下降不能超过特定的比率。
在这样的重重考验之下,“普天同庆”的各项表现都大大优于国际足联规定的标准。有了这样一只“好球”,剩下的,就是期待运动员们在南非的绿茵场上踢出令人叫绝的好球了。
“香蕉球”的奥秘
足球比赛中, 当一方球员犯规时,主裁判会判给对方一个任意球。最危险的任意球地点是在球门正前方20至25米的位置,而最神秘的任意球是“香蕉球”。
最神奇的“香蕉球”破门发生在1997年法国四强赛上。巴西球星罗伯特·卡洛斯左脚劲射,球朝着对方的球门外飞去——大家的第一反应就是,这球踢得太偏了。站在底线外负责捡球的球童,看到炮弹一样飞来的足球,急忙抱住头躲避。谁知,球却突然拐了个弯,刁钻地飞进了法国队的球门。
球为什么会拐弯呢?原来,这种球不仅是在往前飞,还在绕着自身的轴线飞快旋转。旋转的球会带动周围的一层空气一起转动,其中一侧转动的气流因为与迎面而来的气流“迎头相撞”而变慢,另一侧情况却恰恰相反,于是造成球两侧的气流速度不同。根据伯努利原理“流速越快压力越小”,球两侧的“压力差”便使得球在飞行中得以拐弯。据测算,在距球门25米远的地方开出的“香蕉球”,能够侧向偏转飞行3~5米之多,可见它给守门员带来的麻烦有多大!
在“香蕉球”中,最令球迷津津乐道的恐怕莫过于贝克汉姆的“贝式弧线”了。它的奥秘在于:大多数球员踢“香蕉球”用的是纯粹的“侧旋”技术,贝克汉姆则在此基础增加了球的“上旋”,除了“侧偏”外,球在接近球门时还会加速下坠。这行踪诡异的“圆月弯刀”,对于任何一个门将来说都是极为艰难的挑战。
知晓了其中的要诀,并不意味着你也能踢出这种球。由于球放在草皮上时,球与草皮之间的空间非常小,既要“侧旋”,又要“上旋”,还得保证足够的力量,难度不是一般的大。所以你得明白,“万人迷”贝克汉姆靠的可不仅是俊朗的外表,还有背后苦练球技所付出的大量汗水。
界外球……点球!
“嘟——”裁判的哨声响了。原来是球出界了,对方球员要用手掷界外球。球员们都希望自己能将球掷得更远一些。纯理论的计算表明:如果投掷的初速度保持不变,则以45度角投掷物体时,投掷的距离最远。
然而,最新研究成果表明,为使界外球掷得最远,最合适的投掷角度应该是30度,而非理论计算所得的45度。研究人员解释说,采取这一角度掷球,更有利于运动员的臂部及背部肌肉爆发出水平方向的作用力,使球飞得更远。当然,每个运动员的臂长、肌肉强度等都不一样,所以实际的最佳投掷角度应该在25到30度之间。
“嘟——”哨声又响了。这次是……天呐,是点球!在世界杯的淘汰赛中,最刺激的莫过于点球大战了。激战了120分钟仍不分胜负的交战双方只能通过点球一决高低。这时考验人的不仅是体力和技术,更是意志。
点球点距离球门11米,只能由守门员一人防守。当球以每小时60公里的速度被踢出去,飞进球门只要半秒多钟,而守门员完成扑救动作则需要1秒左右。而且,不管守门员有多优秀,总有大约28%的球门区域是他的扑救盲区。所以,科学家对主罚点球者的唯一建议就是:根本不用理会守门员,只需按照自己的第一感觉,毫不迟疑地把球踢出去就足够了。
但实战中,点球在90分钟常规时间里的进球率为80%,而在点球大战中则降到了75%,大牌球星点球不进的情况比比皆是。这一方面是由于心理压力太大,主罚点球者往往会在最后一刻改变主意另作选择,影响了射门的质量和准确性,另一方面,是守门员预先判断出了罚球者的意图,提前做出了反应。
在上届世界杯中,一连扑出了三个点球的德国门将,每看到一个阿根廷队员出场,就打开一张小纸条看一下。原来,他的教练把对方每一个出场者罚点球的习惯和特点都写在上面了,这一情报大大增加了他扑救的准确性。
计算机来帮忙
谁最了解球员?教练,还是球员自己?正确答案也许是:计算机。
有一种计算机软件能够提供每一场比赛的极为详尽的统计分析。统计表明:在一场比赛中,中场球员最累,平均要跑13公里;前锋和后卫其次,分别要跑10.9公里和10.6公里;中卫要跑10.1公里;守门员最“轻松”,但也要跑5.2公里。此外,每场比赛中,每个球员要做1000多个动作,包括停球、头球、抛球等;平均每90秒就要冲刺一次,每2分钟才能休息3秒钟;但在整场比赛中,他们只有2%的时间在触球!
这些数据有什么用呢?它可以帮助教练员更准确地了解本队及对手每位队员的能力和在赛场上的表现,制定战术计划,还能更好、更有针对性地安排体能训练和球员膳食。
足球运动越来越离不开高科技了。难怪英国的运动生物力学专家肯·布雷说,每支球队都需要一个爱因斯坦!
史上最圆的足球
地球每天都在转动,足球也一样。2010年南非世界杯的专用足球名叫“Jabulani”,这个词源于非洲祖鲁语,意为“普天同庆”——它很好地诠释了足球尤其是世界杯大赛的激情。
要说“普天同庆”最大的特点,就是它很圆。这也算特点吗?没错,足球是圆的,越是完美的球体,越能帮助球员更好地带球过人和控制足球运行,精准度越高,对足球飞行路线的预判性也越强。
一般的足球,外表面由32块表皮缝合而成,与“完美球体”相比,它更接近于一个“32面体”。2006年的德国世界杯用球“团队之星”,革命性地使表皮数量减少到了14块。而“普天同庆”更是进一步将其减少到8块,并且首次采用“球形制模”的方法,使每一块表皮都实现了三维立体结构——也就是说,它们每一块都像是从球面上取下来的一部分。当它们以热粘合技术拼接完成后,就成了有史以来世上最“圆”的足球。
而且,球皮数量的减少,也意味着球体单块表皮面积的增加,它能为球员提供更多的触球点——尽可能踢在“球”上,而不是“球缝”上——大大提升球员对足球的控制力,帮助他们尽善尽美地发挥自己的技术。
值得一提的是,“普天同庆”的设计者还充分研究了空气动力学,在球面的适当位置嵌入了清晰可见的空气动力凹槽,使它飞行起来异常稳定。如果这样还是会踢歪的话,那就不能怪球,只能怪自己脚“臭”了。
重重考验
要成为一只“好球”,不是那么容易的。
我们知道,世界杯的每场比赛都需要多个足球,所以每个足球必须拥有尽可能相同的性能。而足球又是一项典型的“全天候运动”,遇上下雨或下雪照踢不误。这时候,球体表面的干湿程度会影响足球的各项性能。一个湿漉漉的足球,其飞行速度和反弹高度都会降低,踢出精彩的旋转球的难度则将提高。这就要对足球进行“吸水性测试”。在吸水性测试中,足球被放入一个水容器中挤压和旋转250次,然后分别称量足球的重量和容器中水的重量。测试结果表明,“普天同庆”的热粘合技术和超微凸纹表皮设计,使它的水分吸收量几乎为零,保证了它在干、湿环境下的各项性能相当一致。
一个足球在一场比赛中平均要被踢2000次左右,而比赛需要足球的性能从开始的第一分钟到最后一分钟都保持一致。为了测试足球对球体形状和大小的保持能力,要求一个足球以50公里的时速撞击一块钢板2000次,而球内气压和球体圆弧仅允许发生极小的变化。
在用胸部、大腿和脚等部位来控制足球或过人的时候,需要运动员对球的反弹有很好的预判。“反弹性能测试”让足球从2米高处多次落向同一块钢板,要求足球从钢板反弹的最高和最低高度之间的差值不能超过10厘米。此外,如果足球的球压在比赛过程中出现变化,就不能满足反弹效果一致的要求。在“球压测试”中,足球在完全充气后被搁置一旁,三天后再来测量其球压,要求球压的下降不能超过特定的比率。
在这样的重重考验之下,“普天同庆”的各项表现都大大优于国际足联规定的标准。有了这样一只“好球”,剩下的,就是期待运动员们在南非的绿茵场上踢出令人叫绝的好球了。
“香蕉球”的奥秘
足球比赛中, 当一方球员犯规时,主裁判会判给对方一个任意球。最危险的任意球地点是在球门正前方20至25米的位置,而最神秘的任意球是“香蕉球”。
最神奇的“香蕉球”破门发生在1997年法国四强赛上。巴西球星罗伯特·卡洛斯左脚劲射,球朝着对方的球门外飞去——大家的第一反应就是,这球踢得太偏了。站在底线外负责捡球的球童,看到炮弹一样飞来的足球,急忙抱住头躲避。谁知,球却突然拐了个弯,刁钻地飞进了法国队的球门。
球为什么会拐弯呢?原来,这种球不仅是在往前飞,还在绕着自身的轴线飞快旋转。旋转的球会带动周围的一层空气一起转动,其中一侧转动的气流因为与迎面而来的气流“迎头相撞”而变慢,另一侧情况却恰恰相反,于是造成球两侧的气流速度不同。根据伯努利原理“流速越快压力越小”,球两侧的“压力差”便使得球在飞行中得以拐弯。据测算,在距球门25米远的地方开出的“香蕉球”,能够侧向偏转飞行3~5米之多,可见它给守门员带来的麻烦有多大!
在“香蕉球”中,最令球迷津津乐道的恐怕莫过于贝克汉姆的“贝式弧线”了。它的奥秘在于:大多数球员踢“香蕉球”用的是纯粹的“侧旋”技术,贝克汉姆则在此基础增加了球的“上旋”,除了“侧偏”外,球在接近球门时还会加速下坠。这行踪诡异的“圆月弯刀”,对于任何一个门将来说都是极为艰难的挑战。
知晓了其中的要诀,并不意味着你也能踢出这种球。由于球放在草皮上时,球与草皮之间的空间非常小,既要“侧旋”,又要“上旋”,还得保证足够的力量,难度不是一般的大。所以你得明白,“万人迷”贝克汉姆靠的可不仅是俊朗的外表,还有背后苦练球技所付出的大量汗水。
界外球……点球!
“嘟——”裁判的哨声响了。原来是球出界了,对方球员要用手掷界外球。球员们都希望自己能将球掷得更远一些。纯理论的计算表明:如果投掷的初速度保持不变,则以45度角投掷物体时,投掷的距离最远。
然而,最新研究成果表明,为使界外球掷得最远,最合适的投掷角度应该是30度,而非理论计算所得的45度。研究人员解释说,采取这一角度掷球,更有利于运动员的臂部及背部肌肉爆发出水平方向的作用力,使球飞得更远。当然,每个运动员的臂长、肌肉强度等都不一样,所以实际的最佳投掷角度应该在25到30度之间。
“嘟——”哨声又响了。这次是……天呐,是点球!在世界杯的淘汰赛中,最刺激的莫过于点球大战了。激战了120分钟仍不分胜负的交战双方只能通过点球一决高低。这时考验人的不仅是体力和技术,更是意志。
点球点距离球门11米,只能由守门员一人防守。当球以每小时60公里的速度被踢出去,飞进球门只要半秒多钟,而守门员完成扑救动作则需要1秒左右。而且,不管守门员有多优秀,总有大约28%的球门区域是他的扑救盲区。所以,科学家对主罚点球者的唯一建议就是:根本不用理会守门员,只需按照自己的第一感觉,毫不迟疑地把球踢出去就足够了。
但实战中,点球在90分钟常规时间里的进球率为80%,而在点球大战中则降到了75%,大牌球星点球不进的情况比比皆是。这一方面是由于心理压力太大,主罚点球者往往会在最后一刻改变主意另作选择,影响了射门的质量和准确性,另一方面,是守门员预先判断出了罚球者的意图,提前做出了反应。
在上届世界杯中,一连扑出了三个点球的德国门将,每看到一个阿根廷队员出场,就打开一张小纸条看一下。原来,他的教练把对方每一个出场者罚点球的习惯和特点都写在上面了,这一情报大大增加了他扑救的准确性。
计算机来帮忙
谁最了解球员?教练,还是球员自己?正确答案也许是:计算机。
有一种计算机软件能够提供每一场比赛的极为详尽的统计分析。统计表明:在一场比赛中,中场球员最累,平均要跑13公里;前锋和后卫其次,分别要跑10.9公里和10.6公里;中卫要跑10.1公里;守门员最“轻松”,但也要跑5.2公里。此外,每场比赛中,每个球员要做1000多个动作,包括停球、头球、抛球等;平均每90秒就要冲刺一次,每2分钟才能休息3秒钟;但在整场比赛中,他们只有2%的时间在触球!
这些数据有什么用呢?它可以帮助教练员更准确地了解本队及对手每位队员的能力和在赛场上的表现,制定战术计划,还能更好、更有针对性地安排体能训练和球员膳食。
足球运动越来越离不开高科技了。难怪英国的运动生物力学专家肯·布雷说,每支球队都需要一个爱因斯坦!