Wie kickt man bei der Weltmeisterschaft einen coolen „Bananenball“, indem man die Menschenmauer umgeht und sich auf halbem Weg umdreht?

Die Weltmeisterschaft findet alle vier Jahre statt

Ich weiß nicht, ob du dich noch erinnerst

Weltmeisterschaft 2018

Portugal und Spanien treffen in der Gruppenphase aufeinander

C Ronaldo rettete in letzter Minute den Tag

Vom Kommentator rausgeschmissen

„So anmutig wie ein aufgeschreckter Schwan und so anmutig wie ein Drache“

Freistoß vom Typ „C“ gleicht aus

Warum steigt und fällt ein geschossener Ball schnell?

Warum „dreht“ es sich?

Werfen wir zunächst einen Blick auf Freistöße.

Was ist ein Freistoß?

Ein Freistoß ist eine Art Strafstoß. Es handelt sich dabei um eine Methode, das Spiel im Fußball (oder Handball) nach einem Foul wieder aufzunehmen.

Es gibt zwei Arten von Freistößen: direkte Freistöße, bei denen der tretende Spieler den Ball direkt in das Tor der gegnerischen Mannschaft schießen kann, um einen Punkt zu erzielen; indirekte Freistöße, bei denen der schießende Spieler nicht direkt ins Tor schießen darf und der Ball von anderen Spielern geschossen oder berührt werden muss, bevor er das Tor erreicht. Nachdem im Vorfeld ein Freistoß verhängt wurde, wird ein Schaumspray verwendet, um die Position des Balls und die Position der menschlichen Mauer zu markieren. Bei der Ausführung eines Freistoßes muss der Ball mit der Hand berührt und nach dem Pfiff des Schiedsrichters geschossen werden.

Bananenball? Kann ich es essen?

Tatsächlich sind Freistöße dieser Art, wie sie Ronaldo ausführt, bei Fußballspielen keine Seltenheit.

Im Jahr 1997 schoss der brasilianische Fußballspieler Roberto Carlos während eines Fußballspiels zwischen Brasilien und Frankreich einen Freistoß aus 35 Metern Entfernung, ohne direkten Weg zum Tor. Sein Schuss ließ den Ball an den Spielern vorbeifliegen und als er im Begriff war, ins Aus zu gehen, drehte er sich scharf nach links und knallte ins Tor.

Bildquelle: Internet Banana Ball Diagram

Durch die plötzliche Drehung des Balls blieb den Spielern auf dem Feld, insbesondere dem französischen Torwart, keine Zeit zu reagieren. Dieser schönste, kultigste und physikwidrigste Freistoß der Geschichte wird „Bananenschuss“ genannt. Französische Physiker untersuchten dies mehrere Jahre lang und erklärten dieses Problem schließlich mithilfe des „Magnus-Effekts“.

Magnus-Effekt

Bildquellennetzwerk

Wenn der Rotationswinkelgeschwindigkeitsvektor eines rotierenden Objekts nicht mit dem Fluggeschwindigkeitsvektor des Objekts übereinstimmt, wird eine seitliche Kraft in einer Richtung senkrecht zu der Ebene erzeugt, die durch den Rotationswinkelgeschwindigkeitsvektor und den Translationsgeschwindigkeitsvektor gebildet wird. Das Phänomen, dass die Flugbahn eines Objekts unter der Einwirkung dieser seitlichen Kraft abgelenkt wird. Dies ist ein Phänomen der Strömungsmechanik.

Quelle: Schematische Darstellung des Magnus-Effekts der School of Physics and Information Science, Shaanxi Normal University

Der Grund, warum ein rotierendes Objekt eine seitliche Kraft erzeugen kann, liegt darin, dass die Rotation des Objekts die umgebende Flüssigkeit zum Rotieren bringen kann, wodurch die Flüssigkeitsgeschwindigkeit auf der einen Seite des Objekts zunimmt und die Flüssigkeitsgeschwindigkeit auf der anderen Seite abnimmt.

Waren Sie verwirrt, nachdem Sie das gehört haben?

Flugbahn eines Bananenballs

Wenn sich ein Ball in einem Luftstrom bewegt und sich in die gleiche Richtung wie der Luftstrom dreht, entsteht auf der einen Seite der Kugel ein niedriger Druck und auf der anderen Seite ein hoher Druck. Die Kraft des Sportlers ist nach rechts gerichtet, sodass sich der Fußball gegen den Uhrzeigersinn dreht. Am Wendepunkt entsteht auf der linken Seite des Fußballs ein Unterdruck und auf der rechten Seite ein Überdruck, wodurch ein seitlicher Druckunterschied im Fußball entsteht und eine Kraft nach links entsteht.

Bildquelle: NKPhysics

Der Formel der Physik zufolge ist der Winkel, in dem der Ball abweicht, umso größer, je größer die Distanz und je geringer die Geschwindigkeit ist. Daher können wir erkennen, dass es am Ende der Laufstrecke des Bananenballs zu einer heftigeren Ablenkung kommt, die dem Torwart einen gewaltigen „Schock“ versetzt.

Kann ich wie Ronaldo spielen?

Zurück zu dem am Anfang des Artikels erwähnten Freistoß, mit dem Ronaldo „das Blatt wendete“: Dieser Ball verkörpert nicht nur das Konzept des oben erwähnten „Bananenballs“, sondern ist auch mit dem des „Elevator Balls“ vermischt, womit ein Fußball gemeint ist, der mit großer Kraft geschossen wird und sehr schnell fällt, als würde man aus einem Aufzug fallen. Tatsächlich handelt es sich um die Flugbahn eines mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Footballs unter dem Widerstand der Schwerkraft und einer großen Reynolds-Zahl.

Bildquelle: Chinese Physical Society Journal Network Pirlos „Elevator Ball“

Professor Ge Weikun erklärte: „Ein Schlüsselfaktor beim Kicken eines Elevatorballs ist, dass die Anfangsgeschwindigkeit des Balls hoch sein muss.“ Um einen Elevatorball zu kicken, muss die Anfangsgeschwindigkeit des Balls bei etwa 150 Kilometern pro Stunde liegen, also der Geschwindigkeit eines Autos, das auf der Autobahn rast.

Bildquelle: Science World

Bei der Simulation eines Szenarios stellten die Forscher fest, dass der Winkel zwischen dem Ball und dem Boden beim Abheben zwischen 15° und 17° liegen muss, damit ein Freistoß mit einer Geschwindigkeit von über 100 Kilometern pro Stunde die menschliche Mauer umgeht (unter der Annahme, dass fünf gegnerische Spieler mit einer Körpergröße von 1,8 Metern in einer Entfernung von etwa 9 Metern aufgereiht sind) und erfolgreich ausgeführt werden kann. Dies bedeutet eine Genauigkeitsspanne von nur 2° (bei einer Entfernung von 25 Metern vom Tor, bei der der Ball in einem seitlichen Drehbogen mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 8 Umdrehungen pro Sekunde geschossen wird).

Handelt es sich beispielsweise um einen Fußball, der sich 8 Mal pro Sekunde mit einer Geschwindigkeit von 90 Kilometern pro Stunde dreht, wird sich der Ball auf dieser Distanz mehr als 3 Meter weit biegen.

Siehe Wasserzeichen für die Quelle

Der Schlüssel zum Schießen eines Bogens besteht darin, dass der Landepunkt von der Mitte des Balls abweicht. Je größer die Abweichung vom Mittelpunkt des Balls ist, desto schneller rotiert der Ball. Einige Forscher behaupten, dass hervorragende Freistoßspieler wie Andrea Pirlo die Rotationsachse des Balls in einem Winkel neigen, der größer ist als der Seitendrall, wodurch die Magnus-Kraft nach unten gerichtet wirken kann und eine „schnelle, stark gekrümmte und stark sinkende“ Flugbahn des Balls entsteht.

Quelle: Science World, Journal der Chinesischen Physikalischen Gesellschaft

Wissenschaft und Technologie täglich, Tianjin Wissenschaft Popularisierung, NKPhysics

Zusammengestellt von: Dong Xiaoxian

Herausgeber: Guru