足球为什么是六边型(大家都知道足球是圆的,可足球为什么是圆的?)
更新时间:2022-10-05 23:31:02球迷常说一句话:足球是圆的,足球场上任何事情都可能发生。虽然至今我没理解这两段话之间有什么因果关系,但这是其次的。主要问题在于,这句话的前半部分,让我多年以来充满了疑问。世间万物都各有其原因,可我们常常接受了“常识”的定义,却很少去问几个为什么。
那么,足球到底为什么是圆的?
踢圆东西,你不会疼
足球是用来踢的,踢球者的脚会和足球有接触。踢球者的目标,是用脚对足球施加一个力,让足球朝着自己想要的方向行进。
足球作为一个球体,是基本没有棱角的。这样,当脚与足球接触的时候,接触面积会相对较大(理论上,一个球体和一个平面的接触只有一个点。但是,人的脚不是一个绝对的平面,足球也不是绝对的球体。尤其用脚弓接触球的时候,会接触到相当大的面积)。这样一来,人的脚部受到的压强会相对较小。
如果足球是其他形状的,人的脚在触球时不可避免会接触到它的棱角。棱角和脚的接触面积相对较小。在施加相同压力的情况下,会对人的脚造成相对较大的压强。
接触面积一定的情况下,压力越大,压强也就越大。压力一定的情况下,接触面积越大,压强越小。通俗地讲,就是你用同样大小的力气去踢,踢到非球形的东西,你更有可能会感到疼。
球状物滚得更快
足球的魅力之一,就是各种漂亮的传球。
那么问题来了,为什么足球会比人跑得快?
我们知道,一个物体在另一个物体的表面上,如果给它施加一个力,让它运动,阻碍它运动的是产生的摩擦力。而球体的滚动,产生的是滚动摩擦;其他形状的物体,产生的往往是滑动摩擦。
严格意义上,“滑动摩擦”和“滚动摩擦”不是一个性质的东西,无法直接比较谁大谁小,也不能武断地说“滑动摩擦大于滚动摩擦”。但是根据生活经验,我们可以判断,滚动总是比滑动要省力。搁浅在沙滩上的船只,如果用手强行推移,会非常费力;如果在地上铺设一排排圆木,把船抬到圆木上,就能较为轻松地利用圆木的滚动移动船只。
而球状物在平面上的运动,产生的是滚动摩擦。因此,球状物体在滚动过程中会保持较快的速度,并在受力后可以维持较长时间的运动状态。
球状物飞行轨迹多样
在足球场上,任意球有许多踢法。你可以用内脚背拉出一道完美的弧线,也可以猛击球的中下部,正脚背向上提拉,让球越过人墙后急速下坠。这些具有美感的射门,只有圆球状的物体才能做到。当你没球踢的时候,拿一个矿泉水瓶子踢,连射门走向都不好控制,怎么可能用一个水瓶踢出弧线球和电梯球?
弧线球的成因其实很简单:当你用内脚背踢球的一侧(中下部)时,球在空中自转的过程中,皮球两侧和空气之间的摩擦力是不一样的。摩擦力小的一侧气流快,产生压强差,压强较大一侧的空气会向压强较小一侧“补”过去,球也就自然随之运动,划出一道美丽的弧线。而你踢一个其他形状的物体时,它在空中甚至无法形成较为规则的自转。
足球一般是由32块五边和六边形缝合而成的。而随着科技进步,产生了热粘合技术,也出现了只有8块甚至6块面板粘合的足球。2010年南非世界杯的用球“普天同庆”,用的就是8块面板粘合。而2014年巴西世界杯用球“桑巴荣耀”,用的是6块面板。
面板越少,缝隙就越少,球就越来越圆。但是,我们如果仔细观察就会发现:这两款球的表面上,都有细小的、密密麻麻的颗粒状物体。这是用来干什么的呢?
越圆的球体,在空气中飞行的阻力越大。表面越粗糙的球体,则可以通过它的粗糙表面减少空气中的阻力(球的缝隙和空气的摩擦力大,球面和空气的摩擦力小,会产生压强差)。所以,越圆的足球,在飞行时越不容易旋转,越有可能在空中急速下坠,让守门员叫苦不迭。这也就是为什么“电梯球”的踢法近年来越来越多,这和皮球越来越圆有关。在上个世纪,你想拿32块缝合的足球踢出电梯球来,是很难做到的。
国际足联为了鼓励进攻,把世界杯的比赛用球做得一款比一款圆、一款比一款轻。但这样一来,球经常在空中乱飘,飞行轨迹诡异,让门将非常不满,进攻球员也很难掌握它的轨迹。所以,在这种很圆的皮球上加上一些颗粒,就是为了让它的表面更粗糙一些,不要变得过于难以捉摸。
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