Буклет на тему «физика в футболе с применением законов физики»

Движение мяча в футболе описывают законы Ньютона. До удара мяч покоится, а после удара ускоряется под действием силы ноги.

• Второй закон Ньютона связывает силу, массу и ускорение: чем сильнее удар, тем больше начальная скорость мяча.

• Третий закон Ньютона проявляется в момент удара: нога действует на мяч, а мяч действует на ногу с равной по модулю силой.

После удара мяч летит не только по инерции, но и под действием тяжести и сопротивления воздуха.

• Сопротивление воздуха уменьшает скорость полёта и особенно заметно на дальних передачах и ударах издали.

• Если мяч вращается, возникает эффект Магнуса: разность давлений отклоняет его траекторию в сторону вращения.

Французский физик Ги Жёфт помог объяснить, почему «закрученный» мяч меняет траекторию в полёте: без вращения такого бокового отклонения почти нет. Поэтому удар с подкруткой выглядит как точная механика, а не как трюк.

Форма полёта вратарского сейва зависит от времени реакции и скорости мяча. При сильном ударе мяч проходит около 11 метров от точки пенальти до ворот за доли секунды.

• При ударе с подкруткой верхняя и боковая части мяча движутся относительно воздуха по-разному, и траектория искривляется.

• В свободном ударе на мяч одновременно действуют сила тяжести, сопротивление воздуха и подъёмная сила, связанная с вращением.

• Именно поэтому один и тот же мяч можно послать прямым ударом, навесом или «обводящим» ударом с дугой.

Поверхность мяча тоже влияет на полёт. Швы и панели меняют обтекание воздухом и могут усиливать или ослаблять отклонение траектории.

• Скорость вращения и скорость полёта меняют величину аэродинамических сил. При одинаковом ударе два мяча могут лететь по-разному.

• Энергия удара частично уходит на деформацию мяча и бутсы, а затем на разгон мяча. Поэтому качество контакта влияет на дальность и точность.

• Футбольная техника описывается физикой так же, как и любой другой бросок тела в поле тяжести: начальная скорость, угол, вращение и сопротивление воздуха задают результат.