Fysikken af ​​fodboldens Freak Free Kicks

Portugal kom ud på toppen i søndag aftenens 2016 EM-finale. Kampen var på vej mod at blive besluttet af en anden frygt for straffesparkskonkurrencen, før Portugals Eder formåede at aflevere bolden i nederste venstre hjørne af Frankrikes net på 109. minut. Uden stjernespiller Cristiano Ronaldo formåede landet at overvinde Frankrig og blive salvet til det bedste hold i Europa.

Men dette spil havde ikke råd til seerne mulighed for at se et af fodboldens mest spellbinding-briller: gratis spark, der synes at trodse fysikkens love. Ingen bekymringer, selvom: Resten af ​​turneringen havde bestemt et rekordnummer af disse skønheder (fire, alle i gruppestadiet). Der var Bale of Wales vs Slovakiet og mod England, Dier of England vs Rusland, og Dzsudzsák fra Ungarn mod Portgual. Og i Premier League var West Ham Uniteds Dimitri Payet årets mester af frisparket:

For de uindviede, et frispark er en måde at genstarte legen efter, når en fejl er kaldt af dommeren. Gratis spark kan være direkte (hvor et mål kan scoret direkte fra sparket) eller indirekte (hvor bolden skal bestås før et forsøg på at score kan laves).

(Og hvis du er en reel noob når det kommer til fodbold, lad mig først præcisere, at frie spark er forskellig fra straffespark, hvor der opstår en fejl i straffesparket af det forsvarende hold, og det offensive hold har en chance for at score uden indblanding fra nogen spillere undtagen den forsvarende målmand.)

Et frispark opstår, hvor uheldet blev begået. Ting bliver interessante, når et medlem af det forsvarende hold begår en fejl i nærheden af ​​deres eget mål - giver offensen en chance for direkte at score.

Der er grundlæggende tre brede teknikker til at scorer gennem et straffespark (forudsat at du ikke planlægger at videregive til en holdkammerat eller løbe bolden ind mod en region, hvorfra andre offensive medlemmer har en bedre chance for at score). Din første strategi kunne være at gå med brute kraft og bare forsøge at tvinge bolden ind direkte med et kraftigt spark. Hvis du er dygtig, kan du bruge nogle teknikker til at krølle bolden rundt om eventuelle forhindringer ved hjælp af indersiden eller udvendig af din fod. Og hvis du virkelig har nogle færdigheder, du kan spinde den bold og gøre den zoom gennem luften uforudsigeligt.

Det er den sidste metode, der er særligt interessant. Modstandere skal være 10 meter væk fra bolden og kan ikke bevæge sig nærmere, før bolden er i spil. Sommetider samler modstanderne op de fleste eller alle sine spillere for at danne en slags menneskelig væg for at blokere et direkte hit, hvilket tvinger kickeren til at ty til det andet eller tredje sparkalternativ.

(På dette tidspunkt er det værd at give en hurtig primer på fodboldens fysik. Bare rolig, det bliver ikke kompliceret.)

Den første del har at gøre med Newton's inertia lov, som siger, at ethvert objekt i ro ligger i ro, og ethvert objekt i gang bevæger sig i bevægelse, medmindre en anden kraft virker på den. Når det kommer til et frispark, er den kraft, der gør bolden bevæger sig op og accelerere, en spillerens fod, og kræfterne, der bremser bolden ned, når det bevæger sig gennem luften, omfatter træk og friktion forårsaget af vind og tyngdekraft.

Derefter opstår begrebet momentum, som du måske engang har husket som et objekts hastighed, dets masse. En spillerens fod, der bevæger sig gennem luften, kan overføre momentum fra sig selv til den bold, den rammer. At gøre en bold flytte hurtigere eller højere gennem luft kræver mere fart, så en spiller skal slå bolden med mere kraft. Hvis du forsøger at krølle bolden op eller sætte et spin på det (eller begge), skal du ikke blot udøve mere kraft, men også afbalancere det med din fede fodteknik. Tricky ting.

Magnus-effekten

Denne grundlæggende forståelse af fysik bringer os til den store tamale: Magnus-effekten, der forklarer, hvordan en spiller er i stand til at bøje en bold ind i målposten under et frispark. Når en fodbold bevæger sig gennem luften, er det luften, der begynder at tage ansvar og bevæger sig - eller i dette tilfælde, kurver - bolden til sin egen smag.

For at starte, skal kickeren sætte et spin på bolden, da han eller hun rammer den. Dybest set forårsager kuglens øverste spin luft omkring toppen for at bevæge sig mindre end luften omkring bunden. Den tangentielle hastighed af kuglen i den øverste halvdel er modsat luftstrømmen, og den tangentielle hastighed af bunden er i samme retning af luftstrømmen.

Denne ubalance betyder, at trykket på bolden er større øverst. Magnus-effekten bliver mere fremtrædende og mærkbar, da bolden taber hastighed - for på et tidspunkt er luftstrømmen, der bevæger sig mod spin er stoppet. Trykforstyrrelsen er forøget og skaber en kraft på bolden, der virker både nedad og mod kuglens side, der plejede at skabe en modstridende luftstrøm. Når en fodboldspiller spark sparker mod uret, virker Magnus-kraften tilbage på bolden, hvilket gør bolden til at kurve til venstre - og vice versa.

Fordi Magnus-effekten stiger, når hastigheden falder, bemærker du, at kurven i kuglen sker meget hurtigere, da bolden begynder at gøre sin vej tilbage ned mod jorden. Kurven på bolden bliver hårdere og sværere under flyvning, narre målmanden og andre nærliggende defensive spillere fra at spore den korrekt, når den bevæger sig ned. Hvis du anvender lige den rigtige mængde kraft, der sikrer, at bolden vil komme ned i nettet i tide, vil du producere et frispark, der ser ud til at have et liv og sind for sig selv.

Se en af ​​de mest berømte forekomster af Magnus-effekten, i Brasiliens spiller Roberto Carlos '1997 frispark mod Frankrig.

Det er ikke nemt at beherske noget som dette, men resultatet kan være ødelæggende smukt - og latterligt fysik-defying - under et frispark.