运用物理知识解释足球运动问题

足球场上的力学知识

我高中是文科生，物理可以说是我当年的软肋。现在到了大学。借助着这节物理与科技发展的课程，我也重拾物理知识，逐渐回忆并且学习到新的物理思维。本周的物理课之后，没过多久我又上了体育选修足球课，禁不住就将物理力学联想到足球场上。首先是经典力学的牛顿三大定律。牛顿第一定律又称惯性定律：足球场上，如果假设没有草地没有摩擦，则球要么保持不动要么被踢出后作匀速直线运动，但由于有草地有摩擦，球踢出后会逐渐减速直至静止。牛顿第二定律公式：F=ma，阐释合外力F和加速度a两者之间的关系：踢足球时，足球受到力后，加速度改变，从而改变运动状态。牛顿第三定律：描述作用力与反作用力：这个感受最直接，球踢了没几下，脚已经开始感觉肿痛了。

接下来不禁想到球类比赛中最漂亮的旋转球，具有很大的威力，常常不可思议的攻入球门，在此也通过查阅网上资料来探究一二。旋转球和不转球的飞行轨迹之所以不同，是因为球周围空气流动情况不同造成的。不转球的上方和下方流线对称，流速相同，上下不产生压强差。现在考虑球的旋转，转动轴通过球心且垂直于纸面，球逆时针旋转。球旋转时会带动周围的空气跟着它一起旋转，致使球的下方空气的流速增大，上方的流速减小。球的下方流速大，压强小，上方流速小，压强大。跟不转球相比，旋转球因为旋转而受到向下的力，飞行轨迹要向下弯曲。右图表示上旋球，转动轴垂直于球飞行的方向且与地面平行，球向图示方向旋转。左图表示的就是上旋球周围空气的流线。在相同的条件下，上旋球比不转球的飞行弧线要低。下旋球正好相反，球向图示反方向旋转，受到向上的力，比不转球的飞行弧线要高。

所以从上面的理论分析可以知道，要踢出漂亮的香蕉球必须满足两个条件：第一个就是要使球旋转，第二个就是要使球前进。为了满足这两个条件，在踢球时，必须使脚和球要有剧烈的侧向摩擦，才能使球有高速的旋转，从而打出高质量的香蕉球。

有了上面的理论知识作指导，下次踢球时，或许我的球技也会有所进步吧。这一次研究使我对足球运动的魅力有了更深入的了解，也使我们对物理的学习兴趣得到了提高。物理的确无处不在。