Физики разгадали секрет гола Роберто Карлоса

Французские ученые раскрыли секрет гола, пропущенного национальной сборной в ходе товарищеского матча с Бразилией 3 июня 1997 года. В том матче бразильский защитник Роберто Карлос забил мяч, признанный лучшим голом года. Он выполнял штрафной с 35 метров крученым ударом. Съемка этого эпохального гола зафиксировала, как мяч летел мимо створа ворот, но неожиданно изменил направление и, отскочив от штанги, оказался в сетке.

Растерявшийся тогда вратарь Фабьен Бартез теперь может понять, что произошло. Потому что группа французских ученых под руководством Гийома Дюпе из Парижского института физики и механики гетерогенных структур опубликовала исследование, описывающее движение вращающихся сфер в сплошной среде.

Физики экспериментировали с закрученным шаром размером в несколько миллиметров, двигающимся в воде. Плотность шара была подобрана примерно соответствующей плотности воды (шарик делали из полипропилена или полиформальдегида).

Ученые знали, что отклонение шара от прямолинейной траектории определяется давно известным эффектом Магнуса, описанным еще в XIX веке. Целью работы было математическое описание семейства траекторий, по которым движутся закрученные сферы. Оказалось, что шар, попадая в ванну с водой, сразу начинает двигаться по спирали. Причем, кривизна этой спирали не остается постоянной. В начале движения шар описывает классическую экспоненциальную спираль, однако ее закрученность начинает расти с замедлением вращения. Такую траекторию физики сравнили с закрученной раковиной улитки. «На футбольном поле мы наблюдаем что-то похожее на эту спираль, однако притяжение Земли вносит свои поправки», -- пояснил соавтор исследования Кристоф Клане. «Но если вы ударите достаточно сильно, как сделал Карлос, вы уменьшите эффект гравитации», -- добавил ученый.

Ключевым обстоятельством для реализации подобных голов физики считают расстояние до цели. «Если расстояние мало, вы увидите лишь первую часть спирали. Но если дистанция велика, как в случае с Карлосом, можно наблюдать и всю траекторию», -- отметил Клане.

Ученые оценили подобный аэродинамический эффект и в других видах спорта, зная характерные плотности и скорости мячей и характерные размеры соответствующих «полей». Оказалось, что движение мячей в настольном и большом теннисе и гольфе в большей степени определяется аэродинамическими силами. В баскетболе и гандболе главный фактор -- сила притяжения земли. И те, и другие силы одинаково важны в футболе, волейболе и бейсболе.