【48812】科学家经过空气动力学研讨国际杯用球的科技隐秘

  26日清晨，阿根廷与尼日利亚上演了一场进球大战。上半场补时阶段，“小跳蚤”梅西主罚的任意球划出一道高高的弧线，尼日利亚门将只能目送皮球蹿入球门。

  国际杯开赛至今，已有多名球员打入精彩入球。这些入球，有的力道十足，有的弧线怪异，有的视点刁钻。打入这些国际波的球员，除了竞赛状况正佳，与队员配合默契外，还少不了本届国际杯竞赛用球“桑巴荣耀”的劳绩。

  2014年FIFA国际杯引起了许多球迷的振奋，其间也包含NASA的工程师们。尽管NASA没有参加到足球的规划或测验作业，但科学家们以为，国际杯竞赛供给了解说空气动力学原理的时机，经过研讨国际杯用球，会让人们了解足球背面的科技奥妙。

  在坐落美国加州的NASA艾姆斯研讨中心的试验室里，科学家们运用烟雾、激光和流体搭建了一个测验间，经过空气动力学来研讨2014年巴西国际杯用球“桑巴荣耀”的科技隐秘。

  艾姆斯研讨中心空气动力学首席试验师拉比梅塔介绍说，空气动力学的研讨对象是空气和液体，它们在空气动力学研讨中被统称为“流质”。拉比梅塔和工程师们将“桑巴荣耀”、传统足球和2010年南非国际杯用球“普天同庆”等测验球别离放入测验水道。

  在这个长约43厘米的水道中，研讨者运用荧光染色的液体来调查球体周围的流体形状。他们发现，国际杯参赛选手一般的踢球速度在每小时80到89公里之间。愈加润滑的“普天同庆”在约80公里每小时的速度时能发生最大电梯球效应，这解说了2010年国际杯时，球员会常常踢出电梯球。

  “普天同庆”尽管易发生电梯球，但这款球形状太圆润，飞翔轨道愈加潇洒。美国新闻媒体报道称，在2010年南非国际杯时，“普天同庆”所体现出的一些“超自然”运动状况，不只让门将莫衷一是，前锋中场队员也连连诉苦，称这款球无法操控。

  充分运用球的飞翔特性来取得运动优势并不别致。以棒球竞赛为例，投手依据球的缝线操控球的旋转，投出弧线球、快球、滑球、指间球等不同轨道的球。对足球而言，尽管球体外表并没有杰出缝线，但大部分足球球面是有接缝的。

  与之前的国际杯竞赛用球比较，“桑巴荣耀”具有更少的面，但这些相似手指形状的面之间的接缝长度却添加了。比较“普天同庆”，这些接缝的深度也变深了。球面上还布满了凸起，一切这一些要素都会影响球的空气动力学特性。

  在一般印象中，气体是环绕球体进行运动的。实际上这种观念并不精确，环绕球体的气流并不滑润，在球后方会发生相当大的拉力。比方，在高尔夫球场上，较为润滑的高尔夫球比正常的、高低不平的高尔夫球行进的间隔要短。球体外表的小窝能搅动空气，在球体后方发生较小的低压尾流，由此削减拉力，使球运动间隔变长。

  “在球体外表邻近会构成一个很薄的空气层，称为边界层，正是边界层的状况和改变影响了球的运动，”拉比梅塔说，“足球所运用的资料，球面的粗糙程度都会影响其空气动力学特性。”

  球面越润滑，要踢出电梯球所需的速度就越高。由于“桑巴荣耀”添加了球面的粗糙度，发生最大电梯球效应临界速度降到了48公里每小时。因而，以国际杯赛场上一般的踢球速度而言，“桑巴荣耀”全体粗糙度的添加将削减电梯球发生的概率。

  2006年德国国际杯的“团队之星”，2010年南非国际杯的“普天同庆”，都不受门将待见。他们诉苦皮球运转的轨道过于怪异。本届国际杯上，“桑巴荣耀”的体现还算正常。

  据悉，“桑巴荣耀”的球体外表由五层资料组成，保证足球在踢过之后可以康复其本来的形状，这使球面特别耐久经用，赋有弹性。球皮的最里层是黏合涂层，在此之上是聚氨酯泡沫塑料，由数百万气体填充的微球体组成。足球的外表皮包含三层具有不一样厚度的紧凑层。这些紧凑层可以超卓地反抗外部影响和磨损，并完成足球的高弹性。此外，其球体外表还具有50000个小凸点，其可以添加皮球与脚的接触面，添加触球时球体的旋转。

  美国航天局艾姆斯研讨中心的拉比梅塔说与“普天同庆”比较，“桑巴荣耀”的移动速度和安稳才能更好。“球员们应该会对这个新的竞赛用球愈加满足。它的飞翔安稳性更高，踢起来更像由32个平面拼接起来的传统足球。”

  上一年测验时，作为门将测验的代表，西班牙队队长卡西利亚斯就表明：“桑巴荣耀的规划让人称羡，有激烈的巴西风格。它与欧冠竞赛用球十分相似，因而我信任球员们对此会很高兴。我期待在巴西与这款绝妙的足球共舞。”或许，正是由于“桑巴荣耀”重量轻球速快、皮球飞翔轨道安稳，才影响了本届国际杯可以发生更多的进球。卡西利亚斯遭受两场羞耻性的竞赛后，提早告别了国际杯赛场。

  本版撰文/新京报记者 韩旭阳 实习生 王修珺 （原标题《NASA科学家咋看国际杯》）