南非世界杯用球 2018世界杯比赛用球设计,连测试飞机的风洞都用了

时间:2022-11-26 作者:菜鸟编辑

南非世界杯用球 2018世界杯比赛用球设计,连测试飞机的风洞都用了

每届世界杯都会推出新的比赛用球,每届世界杯比赛都有球员对比赛用球不满意,就像2002世界杯用球飞火流星,就有球员觉得太轻容易踢飞,或者是像2006年比赛用球团队之星,有球员觉得球的旋转诡异让守门员难以做出预判,还有像2010年比赛用球普天同庆,有球员觉得球会在空中突然下坠改变速度,造成手球犯规。

在世界杯这样的大赛上,足球的一点点空气动力学上的改变会对球队的表现产生很大的影响。

因此每次世界杯的比赛用球都会引起极大的关注,这是地球上最流行的体育项目中最重要的装备。

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阿迪达斯公司为每届世界杯设计比赛用球,公司的工程师们一直想要设计出理想中的足球。他们理想中的足球是表面凹凸的完美球形,球体表面那些小的凹凸可以让球在飞行过程中,经过表面的空气能产生轻微的扰流。球体表面的接缝和小凹凸可以让球更具空气动力性能,这样球在空气飞行的更稳。

今年的比赛用球名为电视之星,球的外形更加接近完美的圆球形,表面有微小的凹凸不平,6块热熔蒙皮避免了传统编织技艺形成的线头和针脚,这些线头和针脚在球非旋转状态的飞行过程中会产生振动。这款球从去年11月起就开始在各大联赛中进行实地测试,但还是受到不少球员的诟病,称电视之星和2014年比赛用球很像,飞不远,在空中会产生晃动,不过实验证明这款球在空中的飞行姿态十分稳定。

目前对这款球意见最大的是门将,他们对球的触感和空中飞行姿态最不满。对于门将而言,对球的预判非常重要,这样可以让他们在有限区域内,提前做出防守动作。每届世界杯用球都会受到门将的吐槽,工程师已经习以为常了。

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研究人员使用风洞来测试今年的比赛用球,模拟葡萄牙球星罗纳尔多在主罚任意球时的脚法,在空中何时会突然下坠或转弯。结果表明,电视之星和桑巴荣耀,由于蒙皮形状不同,因此在空中的摆动也不一样。

当物体经过空气时,物体表面会产生一层薄薄的相对静止的气体,这也是为什么电风扇叶片上会粘附灰尘的原因。在慢镜头下可以看到,足球在空中飞行过程中,周围的空气平滑地吹过表面,经过球表面最远端后分成2部分。假设足球在平流层飞行,从3点钟位置飞向9点钟位置,气流经过足球表面后被分成2股吹向12点方向和6点方向的气流,这2股气流形成的阻力会使球速突然变慢,而在高速状态下,球体表面的扰流会被分成指向2点钟和4点钟方向,然后在球后部回绕,这样的扰流阻力更小,球就能在高速下飞得更远。

每个物体都有属于自己的将扰流转变为平流的临界点,反之亦然。关键就在于球速的变化。2010年南非世界杯的普天同庆,当起脚角度正确,球速在45~50英里/小时时就可以将扰流变成平流。不同气流之间的变化会让球产生更多的晃动,这也是为什么这款用球会在空中突然下坠,难以预判的原因。

正是因为这款球诡异的飞行线路,让它变得像沙滩排球一样,在远距离飞行过程中,会突然下坠,西班牙队由于擅长短传配合,因此很好的规避了这些缺点,最后得到冠军,从某种那个程度上而言,这是球队的战术和球的特性相配合的结果。

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今年的比赛用球就不会发生这样的情况。在风洞测试中,电视之星和2014年的桑巴荣耀很像。不过2010年的普天同庆用球是第一款使用6块蒙皮拼接而成,尽管表面有微小的凹凸面,但是还是太光滑了。桑巴荣耀用球问世后,比普天同庆多了68%的拼接面,因此气流经过球表面后也发生了不同,而现在的电视之星比桑巴荣耀的拼接面更多,这样当球速在38英里/小时,就会发生下坠。

由于大部分短距离传球的速度低于38英里/小时,这样的变化不仅对于中长距离传球,还对短距离传球也产生了影响。电视之星用球的蒙皮拼接位置、蒙皮长度、表面的凹凸这些细节之处都对球的飞行轨迹产生了影响。为了研制这款足球,阿迪达斯公司还研发了特殊的原材料,能够保证球在空中能有最大限度的飞行距离,同时还能有良好的弹性和脚感,足球表面的编织材料纹路能进一步优化球的飞行轨迹、触球感受和表面的光滑性。

研究人员从风洞试验还发现,用电视之星足球进行短传时,需要使用更大的力气。

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原因就在于这款球在低于37英里/小时(60公里/小时)的速度下,会产生更大的阻力。在中长传和角球过程中,没有了普天同庆用球的问题。而在40~50英里/小时的速度范围内,电视之星用球比桑巴荣耀更具有优化的空气动力学特点,因此球员在远射时不要太用力,超过55英里/小时的球速后,电视之星和桑巴荣耀用球就没有多大区别了。

然而在另一个风洞试验中南非世界杯用球,研究团队发现电视之星在高速飞行过程中会有更大的阻力。

因此这款球在长传距离方面比一般足球少了8~9%的距离。因此本届世界杯上的一些球队的门将会发现球门球开球的距离变短了。

总体来看,电视之星的整体性能更加均衡。其他款的比赛用球会受到球员所踢球的蒙皮位置的影响,使得球的飞行轨迹发生变化,而电视之星的蒙皮没有这样的影响。电视之星的蒙皮长度为14.1英尺(约4.3米),比桑巴荣耀多了3.28英尺(约1米),更长的蒙皮和更多的对称块,使得不管电视之星用球如何旋转,所接触的蒙皮面积都一样。桑巴荣耀和普天同庆就没有这样的特点。

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不过太长的蒙皮也存在风险,那就是足球表面非常粗糙,表面的一点点形变,就会产生非常不同的空气动力学变化。由此表明南非世界杯用球,电视之星需要和桑巴之星在相同速度下,所形成的弧度也一样,这是个不小的挑战。而且电视之星用球表面的凹凸排列很有规律,和桑巴荣耀用球比起来凹凸程度有点浅,蒙皮接缝也更浅更细。所有这些特性使得电视之星用球在各方面的性能更加均衡,加上俄罗斯的各个比赛球场差不多都处于同一纬度,因此可以说这款球在不同球场上的性能表现都是一致的。

那么今年的世界杯,球员和球队发挥不好就不能怪比赛用球不好了。

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