Як закони фізики і конструкція футбольного м'яча можуть сприяти футбольним перемогам?
Азартно хворіючи на футбольних боях, радіючи і приходячи у відчай від забитих красивих голів, ми не підозрюємо, як сильно залежать траєкторії особливо майстерень ударів від законів фізики.
Наприклад, кручені м'ячі завжди викликають у вболівальників справжню бурю емоцій. Напевно, кожен хлопчисько знає, що таке "сухий лист", і чув про майстрів цього удару: Лобановського, Діді, Сальникова та інших. Основною ознакою удару «сухий лист» є траєкторія польоту м'яча. Спочатку м'яч летить по складній дузі і на останній ділянці траєкторії падає різко вниз. Надати таку траєкторію м'яча можна ударом носка, але класичним прийнято вважати удар зовнішньою стороною стопи. Першим в світі виконавцем «сухого листа», по одній з спірних версій, був капітан команди ЦСКА Григорій Федотов, а назва «folha seca» з'явилося завдяки бразильському футболістові Діді (Валдір Перейра).
Винахідником чарівного удару з кутового був легендарний радянський форвард Валерій Лобановський. Він пускав м'яч з кутового по дуже крутий траєкторії - в результаті м'яч опускався за спиною воротаря під поперечину. Цей удар довгий час ніхто не міг повторити. У грі Лобановського підстраховував майстер верхових атак Олег Базилевич, який міг підправити м'яч у стрибку головою. У дуеті вони одержали безліч перемог. До речі, такий закручений удар отримав свою назву і при грі в теніс: тенісисти намагаються подати «зрізаний» м'яч.
Вченим давно відомо, що ключовим параметром, що відповідає за керованість м'яча, є параметри його обертання. Так званий ефект Магнуса першим описав ще Ісаак Ньютон, який спостерігав за польотом тенісного м'яча: різні боки обертового в набігає потоці повітря м'яча обдуваются з різними швидкостями. Відхилення обертових тіл від траєкторії вільного падіння помітили ще за часів, коли при стрільбі використовували гарматні ядра: в 1742 році англійський винахідник Бенджамін Роббінс припустив, що це відхилення пов'язане з обертанням гарматного ядра.
Були проведені експерименти, в яких досвідченим шляхом вчені намагалися довести своє припущення. Так, наприклад, в 1830 році стали застосовувати ядра з ексцентрично розташованим центром ваги. Ядро різноманітно вкладали в пушку і запускали в намічену мету. І кожен раз ядро відхилялося в сторону, що довело дію на тіло повітряних сил. Ефект Магнуса був вперше виявлений при вивченні польоту обертових артилерійських снарядів: підйомна сила, що діє з боку зустрічного потоку повітря, відхиляє снаряд від лінії прицілу. Це відхилення повинно враховуватися при точній стрільбі. Сам же ефект описаний німецьким фізиком Генріхом Густавом Магнусом в 1853 році і отримав його ім'я. Ефект проявляється на тілах обертання і знаходить своє застосування в багатьох областях - наприклад, в балістиці, в конструюванні повітряних зміїв, при поділі змішаних рідин на фази, в вітроенергетичних установках і навіть в суднобудуванні.
Сучасні дослідники відзначають, що на обертання м'яча може впливати нерівність його поверхні. Саме цей параметр визначає те, в який бік буде закручуватися траєкторія. Абсолютно гладкий і негладких м'ячі, закручені з однаковою швидкістю, будуть відхилятися в різні боки. У своєму дослідженні «Аеродинаміка прекрасної гри» професор прикладної математики Массачусетського технологічного інституту (США) Джон Буш підкреслює, що ефект Магнуса може змінювати свій знак. Причина криється в тому, як обертається м'яч захоплює повітря в так званому прикордонному шарі. Чим грубіше поверхня м'яча, тим легше, відповідно до класичного ефекту Магнуса, відхилити вліво закручений проти годинникової стрілки м'яч. Тобто варто змінити малюнок секцій м'яча, як тут же зміниться розподіл тиску на нього.
Математики і фізики - теж любителі футболу. І хоча вони намагаються описати законами суворої науки неперевершену точність і складність гри, футбол і для них теж залишається футболом - прекрасним і непередбачуваним.