“香蕉球”“电梯球”,物理学角度看世界杯

足球是飘动的幽灵，其奥秘就在瞬间灵性的把握。出色的球星通过控制脚法，驾驭球的旋转方向和力度，获得理想的线路和落点，达到预期结果。

“电梯球”和“香蕉球”是任意球的兩种不同类型，前者以皮尔洛和C罗为代表球员，后者以卡洛斯和贝克汉姆为代表球员。

主罚球员突然一记猛射，足球绕过“人墙”，眼看就要偏离球门却又转过弯来直奔球门，守门员刚要扑球，球已应声入网。能踢出这种路线是弧形的“香蕉球”的球员可没有魔法，而是通过不断练习，以流体力学的原理让对方守门员望球兴叹。

“香蕉球”为什么能以弧线飞行？以右脚球员为例，当球员用右脚内侧“搓”球时，由于与脚内侧的摩擦，足球在向球门方向运动时会产生逆时针方向的旋转。当球转动时，空气就与球面发生摩擦，在球周围产生与球旋转方向一致的气流。

由于足球向球门方向运动，旋转方向为逆时针，而球左侧摩擦产生的气流的流动方向与飞行中迎面遇到的气流方向相同，因此球左侧的空气流动速度较快。与此同时，球右侧的这两股气流的方向相反，所以球右侧气流速度较慢。

流体力学中的伯努利原理认为，在流水或气流里，如果流速慢，对旁侧的压力就大，如果流速快，对旁侧的压力就小。依据这一原理，右脚内侧搓起的“香蕉球”在飞行时会感受到一个横向的压力差，形成横向作用力（即马格努斯力），使原本向右飞行的球逐渐向左偏转。反之用左脚内侧搓起的“香蕉球”则先向左飞再向右偏转。

除去风向、风速和气压等外界因素的影响，就球员本身来说，球与落点之间的距离、出球的作用力、脚与球的接触时间、出球作用力方向和球心连线的夹角等都会对“香蕉球”飞行时的横向作用力产生影响。

一般来说，球员的出球角度都是比较固定的，但由于球在飞行过程中还要受到空气阻力的影响，球员必须大力将球以很快的初速度踢出。例如，足球在空中飞行的平均速度通常在每秒25米左右，而“香蕉球”高手却能以每秒35米的速度将球踢出。

“迅速升到六楼，却又急速降到一楼”，这是意大利著名媒体《米兰体育报》对“电梯球”的描述，虽然这一段描述有夸张之嫌，可却是对“电梯球”这种足球神技的形象描述，让我们印象深刻。

“电梯球”由于球身旋转速度很小，脚力几乎全部作用在了前行方向所需的动能上，皮球凌空的瞬间就获得了高速，刚开始皮球高速直线前行，但随着空气作用于流线型的球体表面，皮球任意一个位置都能产生气压差，直接导致皮球运动线路飘忽不定，忽左忽右，甚至忽上忽下。

最先被形容为“电梯球”专家的人是意大利著名球星皮尔洛，他曾在意甲联赛中多次攻入电梯球，不过皮尔洛本人谦虚地表示自己也是从比赛中学来的，他学习的对象是小儒尼尼奥，因此公认的“电梯球”鼻祖就是巴西人小儒尼尼奥，他被圈内誉为“落叶球之王”。

C罗可谓“电梯球”的集大成者，多次在比赛中上演任意球破门的好戏。相比皮尔洛，他的“电梯球”力度更大，空中摇摆的幅度也更大，堪称C罗牌独家“电梯球”。

C罗能够不断凭借“电梯球”进球，很大原因和他的招牌动作有关：每次他射门前都会目测好球门到球的距离，然后跑动过程中在触球前有个习惯性的停顿动作，用来给右脚小腿铆劲，瞄准部位后再猛然发力。C罗的体能教练认为：他的肩膀和两胯之间的角度相当精准，所以严格控制了皮球运行的轨迹。

曾有媒体报道过生物力学专家的一份研究报告，报告结果显示，一名专业球员射门时球速在87 .4公里/小时到95.76公里/小时之间，并且得出结论：很少有人能够超越这个极限范围。

然而在2009年欧冠小组赛皇马对苏黎世的比赛结束后，专家通过慢镜头回放发现C罗以定位球破门得分时，球速竟然达到骇人听闻的103公里/小时。

清华大学物理系教授葛惟昆在“足球运动与科学”课上详解了两种任意球的区别、不同原理，以及在生活中的其他类似例子。

和“香蕉球”原理非常类似的，是乒乓球中的弧圈球;与“电梯球”类似的原理，也出现在排球和棒球。在棒球比赛中，使用类似“电梯球”的技巧，令击球员产生误判进而挥棒，但棒球的轨迹却发生改变。葛惟昆介绍，C罗开“电梯球”前，在摆球时非常小心谨慎，一般是让气门芯的位置正对脚的触球面。“从气门芯踢出去，速度最大。”葛惟昆表示，这个细节可能是他个人习惯，但也有技巧原因。

葛惟昆介绍，足球表皮材质、缝线也会对运动轨迹造成影响。实验数据表明，与光滑的球体比较，低速时足球受到的阻力更小，高速时受到的阻力更大。因为在到达临界速度之上，球表面薄薄的边界层变得不稳定，这与球面的粗糙程度相关。

一个广为人知的例子是高尔夫球表面的小凹坑，表面有凹坑的高尔夫球比原来光滑表面的球飞得更远。这些小凹坑意在减少临界速度，使高尔夫球在人们可以达到的飞行速度范围内，受到的阻力变小，飞得更远。足球缝合处的凹陷也起到同样作用，使边界层达到不稳定的球速会小一些。