今年3月，清华大学体育部中国足球发展研究中心设计的一门在线课程“足球运动与科学”受到热捧，清华大学物理系教授葛惟昆负责教授这门课程的力学部分内容，用简单易懂的语言解释了足球运动隐藏的物理学奥秘。

其中，葛教授特别提到“香蕉球”和“电梯球”的不同原理。

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，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。

电梯球：涡街理论

球很快地呈斜线往上飞，又以更大陡度急坠，好像电梯急上急下。

A.球不要旋转

B.球速要极快

C罗本人将自己的电梯球命名为“战斧”，他的战斧式射门时速往往超过100公里。

1.脚几乎全部都作用在往前的动能上，皮球凌空瞬间获得高速，所以一开始高速直线前行；

2.但皮球是一个球体，和周围气流形成流线型接触，会造成紊流或者湍流，就是旋转的气流，使皮球忽左忽右或忽上忽下；

3.最后以更大的陡度急坠，好像电梯一样急上急下。

原理/涡街理论：

速度越快、球体直径越小、晃动频率就越高，所以在球急速运动时，它在气流中有一定摆动，有点飘忽不定，就是所谓涡街作用。

2012年欧洲杯比赛时，皮尔洛踢出这样一个球，一位巴黎综合理工女研究生在全美物理大会流体力学分会上对此做了一个报告，提到非旋转球体如果起始速度较小，球体基本是一个抛物线运动，就是前后弧线差不太多；当起始速度远远大于末端速度时，球下落的时候急坠，形成电梯球。

教授点评：

C罗发球前，把球的气门芯放在正对自己偏下正中的位置，这是球最硬的点，用这点来踢球，速度最快；然后C罗会往后倒退，站好后左脚再跨出一步，摆一个姿势，很多人以为他这是在摆架势，实际上它是一个规范的规定动作。然后助跑发力，充分利用小腿和膝盖的力量，用小腿猛击球。这对膝盖的要求非常大，所以C罗特别锻炼膝盖。郑州晚报世界杯联合报道组

香蕉球：马格努斯效应

看似球踢向某一个方向，但实际上发生偏转。

A.球要旋转

B.球速一般

贝克汉姆的射门力量不小，但他的任意球时速一般只在87公里上下。

1.踢出去的前一段似乎是直线运动，偏转不明显；

2.当球的运动越来越慢，速度减缓后，偏转越来越大；

3.速度越小，偏转越厉害。

原理/马格努斯效应：

当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，将产生一个横向力，在这个横向力的作用下，物体飞行轨迹发生偏转，这一现象被称作马格努斯效应。如乒乓球中的弧圈球。

教授点评：

贝克汉姆用右脚脚弓内侧，和球接触时间比较长，带动球去转动。踢旋转球的一个最重要的关键，要和球有一个比较长时间的接触，然后使球随着脚发生转动。

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。

但这届世界杯的新球“桑巴荣耀”可能会让C罗头疼。“桑巴荣耀”用6块十字形球皮制成，球形更圆，提高了足球的对称性、统一性和有效性，受空气湍流的影响更少。

日本筑波大学健康与运动研究所在风洞中进行的空气阻力实验表明，“桑巴荣耀”可控性好，只要脚法运用适当，球的弧线很好预测，利于踢香蕉球，然而电梯球就不容易踢出来了。这一研究发表在今年5月29日的《自然》子刊“Scientificreport”上。