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榮光這一問(wèn)就好像是打開(kāi)了何塞·阿萊瑪尼的話匣子,或者說(shuō)他一直就在等著榮光問(wèn)這個(gè)問(wèn)題。
于是他開(kāi)始了自己的……“表演”。
“啊,這個(gè)問(wèn)題你可問(wèn)對(duì)我了我是專門研究過(guò)電梯球的。為什么研究呢？因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)這種任意球方式太有意思了,足球在空中幾乎一動(dòng)不動(dòng),完全沒(méi)有自身的旋轉(zhuǎn),和貝克漢姆的那種弧度極大的任意球完全不同……按理說(shuō),任意球就是要靠弧線繞過(guò)人墻,欺騙門將,從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)球的目的。但為什么會(huì)有這樣的任意球呢？足球幾乎是呈一條直線的方式,往前飛,然后還會(huì)突然下墜,就好像有什么東西把足球往下?lián)趿艘粯印?br/>
“我一開(kāi)始以為這是踢球球員運(yùn)氣好蒙出來(lái)的。”
聽(tīng)到這里,榮光也點(diǎn)了點(diǎn)頭,他當(dāng)初也是這么認(rèn)為的,克里斯蒂亞諾·羅納爾多那不過(guò)是運(yùn)氣好,蒙進(jìn)去的,有什么好吹的呢？
“但我發(fā)現(xiàn)無(wú)論是克里斯蒂亞諾·羅納爾多,還是儒尼尼奧,或者是皮爾洛,都有過(guò)這樣的任意球破門,并不是什么孤立的例子。一個(gè)人能夠靠運(yùn)氣好蒙進(jìn)去一個(gè),但這么多人都能夠靠運(yùn)氣好蒙進(jìn)去嗎？所以我開(kāi)始研究這種任意球……我發(fā)現(xiàn)這個(gè)任意球絕對(duì)不是運(yùn)氣好蒙進(jìn)去的,從罰球到破門之間是有著必然的規(guī)律和聯(lián)系的”
說(shuō)到這里,阿萊瑪尼自己都有些激動(dòng)了,他揮舞了一下拳頭,興奮的樣子就好像自己發(fā)現(xiàn)了什么新的元素一樣…
“我甚至可以說(shuō),只要堅(jiān)持正確的踢球方式你就能踢出這種看起來(lái)像是運(yùn)氣好蒙出來(lái)的電梯球?yàn)槭裁次腋疫@么說(shuō)？這是有科學(xué)根據(jù)的……”
“科學(xué)？”榮光聽(tīng)到這里忍不住插話道,這踢任意球還有什么科學(xué)？
看到榮光如此驚訝的表情,阿萊瑪尼露出了微笑。
“當(dāng)然,科學(xué)”他用非常肯定的語(yǔ)氣說(shuō)道。“為什么電梯球會(huì)呈現(xiàn)出這樣一種狀態(tài)？這就涉及到了流體力學(xué)。因?yàn)樽闱蚴且粋€(gè)球體,會(huì)和周圍的空氣形成流線型的接觸,會(huì)造成紊流或者是湍流,就是旋轉(zhuǎn)的氣流,這就是足球在空中會(huì)飄忽不定,忽左忽右,或者是忽上忽下。這里面涉及到一個(gè)物理學(xué)方面的理論,叫做‘馬格努斯效應(yīng),,是說(shuō)當(dāng)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合時(shí),在與旋轉(zhuǎn)角速度矢量和平動(dòng)速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產(chǎn)生一個(gè)橫向力。這個(gè)橫向的力就會(huì)導(dǎo)致物體飛行軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),我們所看到的弧線球,其實(shí)就是馬格努斯效應(yīng)的體現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)物體能夠橫向產(chǎn)生力的作用,是因?yàn)槲矬w旋轉(zhuǎn)可以帶動(dòng)周圍流體旋轉(zhuǎn),使得物體一側(cè)的流體速度增加,另一側(cè)流體速度減小。而根據(jù)伯努利定理,流體速度增加導(dǎo)致壓強(qiáng)減小,流體速度減小將導(dǎo)致壓強(qiáng)增加,這樣就導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)物體在橫向的壓力差,并形成橫向力。同時(shí)由于橫向力與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直,因此這個(gè)力主要改變飛行速度方向,即形成物體運(yùn)動(dòng)中的向心力,因而導(dǎo)致物體飛行方向的改變……
“這是弧線球的物理原理,我們以貝克漢姆的弧線球?yàn)槔?可以看到球越到球門處球速越慢,球自身旋轉(zhuǎn)越快,根據(jù)馬格努斯效應(yīng),球身兩側(cè)氣壓差異導(dǎo)致皮球偏向角速度方向與行進(jìn)方向相反的一側(cè)。
“而電梯球呢？就不適用于馬格努斯效應(yīng)了。由于球身自旋速度很小,甚至是不旋轉(zhuǎn),腳力幾乎就全都作用在了前進(jìn)方向所需要的動(dòng)能上,足球出去的瞬間就獲得了極高的速度,剛開(kāi)始皮球會(huì)高速直線前行,但隨著空氣作用流線型的球體表面,皮球任意一個(gè)位置都能產(chǎn)生氣壓差,直接導(dǎo)致皮球運(yùn)動(dòng)線路飄忽不定,忽左忽右,甚至忽上忽下。
小儒尼尼奧曾經(jīng)在法甲聯(lián)賽中踢進(jìn)過(guò)一個(gè)很著名的任意球,足球在空中兩次變向,最終劃出了一道b型的弧線,鉆入球門。如果我沒(méi)記錯(cuò)的話,那個(gè)球距離球門是三十七點(diǎn)二米,比你現(xiàn)在練習(xí)的距離還要遠(yuǎn)……我記得我手機(jī)里保存了這個(gè)進(jìn)球的視頻……”
說(shuō)到這里,何塞·阿萊瑪尼掏出了自己的手機(jī),然后在視頻里找到了那段進(jìn)球視頻,拿出來(lái)播放給兩個(gè)人看。
“你們看,足球在空中就幾乎是不自旋的。足球上的黑色色塊有位置上的偏移,但這不是自轉(zhuǎn)所帶來(lái)的,而恰好證明了空氣從不同方向給足球施加壓力的結(jié)果……門將因此對(duì)這個(gè)球完全沒(méi)有反應(yīng)……”
隨后阿萊瑪尼繼續(xù)滔滔不絕,口若懸河。
“在這里我要說(shuō)為什么我認(rèn)為電梯球是可以被成功復(fù)制的,而不是運(yùn)氣好蒙出來(lái)的。因?yàn)橹皇怯性虻?我總結(jié)克里斯蒂亞諾·羅納爾多和小儒尼尼奧踢出電梯球時(shí),發(fā)現(xiàn)這兩人有一個(gè)共同點(diǎn),那就是他們都擅長(zhǎng)遠(yuǎn)射,都可以在距離球門很遠(yuǎn)的地方主罰直接任意球,小儒尼尼奧就有過(guò)很多個(gè)距離球門非常遠(yuǎn)的任意球破門。這說(shuō)明什么？說(shuō)明他們兩個(gè)人的腳力都非常大,是的,腳力大,這就是踢電梯球所必須滿足的條件之一,那就是擊球力量。
“擊球力量必須足夠大,才能讓足球獲得最高的初始速度,這樣才可能出現(xiàn)電梯球,否則的話,你是根本踢不出電梯球來(lái)的。這就和弧線球不一樣了,弧線球并不要求初始速度,也沒(méi)法要求初始速度,因?yàn)樘呋【€球要增加球鞋和足球的摩擦力,增加摩擦力會(huì)降低速度。而踢電梯球則要求觸球時(shí)間盡量短,越短速度越快,弧線球的觸球時(shí)間則會(huì)更長(zhǎng)……
“那為什么必須要大力擊球才能踢出電梯球來(lái)呢？這里我要引出一個(gè)有名的理論,叫做‘卡門渦街,理論,這個(gè)理論是由著名的空氣動(dòng)力學(xué)專家馮·卡門提出來(lái)的,所以以他名字命名什么是渦街理論呢？就是當(dāng)水流和氣流被一個(gè)物體所阻擋之后,在這個(gè)物體身后形成的一個(gè)漩渦接一個(gè)漩渦的規(guī)則排列,看起來(lái)就像是漩渦組成了一條街,所以叫做渦街……渦街效應(yīng)會(huì)給物體帶來(lái)震動(dòng),甚至?xí)?dǎo)致和物體的共鳴。在建筑上,嚴(yán)重的話會(huì)因此而產(chǎn)生垮塌事故,比如有名的美國(guó)塔科瑪橋垮塌事故……
“同樣,踢出去的電梯球,因?yàn)樽闱虮旧硎遣恍D(zhuǎn)的,所以足球自身不會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)的橫向力,當(dāng)足球穿過(guò)空氣的時(shí)候,遇到空氣阻力,空氣會(huì)在它后面形成渦街,這就會(huì)導(dǎo)致足球開(kāi)始震動(dòng)。這也是為什么足球會(huì)在空中忽上忽下,忽左忽右的原因了。當(dāng)振動(dòng)頻率過(guò)大的時(shí)候,就會(huì)發(fā)生比較大的方向上的偏移,就像塔科瑪橋在渦街影響下振幅達(dá)到了九米,橋面傾斜到了四十五度的時(shí)候垮塌一樣。
“渦街理論的基本公式很簡(jiǎn)單,就是f等于kv被b除0,v可以看做是球體的運(yùn)行速度,壩則是球體的直徑,k則是斯特勞哈爾數(shù),和球體的介質(zhì)以及流體的性質(zhì)有關(guān),是晃動(dòng)的頻率。從這個(gè)公式中我們可以看到球速越快,球體的直徑越小,足球晃動(dòng)的頻率也就越高。足球的直徑是固定的,斯特勞哈爾數(shù)也是相對(duì)固定的,那么唯一能夠起到作用的就是球速了,球速則取決于你施加給足球的力……也就是你射門的力量。射門力量越大,足球在空中受到渦街理論影響之后晃動(dòng)的頻率也就越高。這也就是為什么踢電梯球一定要力量足夠大才行,力量不大,球速不快,就不成功。
“這種現(xiàn)象在理論上可以計(jì)算出來(lái),和一個(gè)叫做雷諾數(shù)的比值有關(guān)系。雷諾數(shù)就是說(shuō)你踢一個(gè)球,給予它的力量和空氣給足球的粘滯力的比值,這個(gè)數(shù)字就叫雷諾數(shù)。電梯球就和雷諾數(shù)有關(guān)……我通過(guò)計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)了對(duì)于不旋轉(zhuǎn)的球體來(lái)說(shuō),當(dāng)初始速度小于末端速度的時(shí)候,球體就成拋物線運(yùn)動(dòng),而當(dāng)初始速度遠(yuǎn)大于末端速度時(shí),球下落時(shí)就會(huì)急墜……也就是形成電梯球。計(jì)算的基本公式就是牛頓第二定律……”
說(shuō)到這里,阿萊瑪尼突然停下了口若懸河的講演,然后問(wèn)旁邊已經(jīng)目瞪口呆的孫奉陽(yáng)：“請(qǐng)問(wèn)有紙和筆嗎？”
孫奉陽(yáng)完全沒(méi)有反應(yīng)過(guò)來(lái),就這么機(jī)械地將手中的紙和筆遞給了他。紙其實(shí)就是的阿萊瑪尼剛才給孫奉陽(yáng)的簡(jiǎn)歷
阿萊瑪尼接過(guò)來(lái),看都沒(méi)看,直接將自己的簡(jiǎn)歷翻了過(guò)來(lái),在反面的空白部分寫(xiě)了起來(lái)。
他在紙上寫(xiě)下了牛頓第二定律的公式,同時(shí)嘴里不停的講著,手也不停。
寫(xiě)完牛頓第二定律的公式,又寫(xiě)下了第二個(gè)公式：“……因?yàn)槭请娞萸?所以球體是不旋轉(zhuǎn)的,因此橫向力這個(gè)數(shù)據(jù)可以忽略不計(jì),在只考慮空氣阻力的情況下,而且是大雷諾數(shù),就是初始速度非常快的時(shí)候,這個(gè)公式可以簡(jiǎn)化成”
“……從這個(gè)公式最后可以得到一個(gè)最終速度hc注意注意,我說(shuō)的這個(gè)最終速度不是我們平常意義理解的最終速度,而是加速度等于零,就是說(shuō)速度不會(huì)再發(fā)生變化的時(shí)候的速度……它是一個(gè)開(kāi)方的形式,和球的半徑有關(guān)系,和阻尼系數(shù)有關(guān)系,和空氣密度有關(guān)系……總而言之,我們可以算出一個(gè)最終速度……這個(gè)最終速度和最初的起始速度之間的關(guān)系決定了這個(gè)球的運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀……也就是根據(jù)剛才的公式,我們可以算出來(lái)速度隨著時(shí)間的變化……而對(duì)速度做一個(gè)對(duì)時(shí)間的積分的話,就可以得到路程隨著時(shí)間的變化,也就是給出了足球運(yùn)行的軌跡……”
他開(kāi)始在紙上畫(huà)xy軸的圖。
“……看這個(gè)弧線,初始速度每秒大約三十七米,角度三十八度,計(jì)算出來(lái)的弧線應(yīng)該是這樣的……看到了嗎？典型的電梯球的運(yùn)行路線。一開(kāi)始是一個(gè)比較緩的坡上去,接下來(lái)非常陡的降下來(lái)……所以,踢電梯球是有規(guī)則的,只要你按照這個(gè)規(guī)則來(lái),成功的幾率就會(huì)比你不按照規(guī)則來(lái)大呃,不知道我怎么說(shuō)……有沒(méi)有講清楚呢？”
興致勃勃說(shuō)到這里,阿萊瑪尼從他的計(jì)算公式中抬起頭來(lái),看著已經(jīng)呆若木雞,如同石化了的榮光和孫奉陽(yáng)說(shuō)……