2014巴西世界杯新球:还会那么飘忽不定吗?

作者: Simon Choppin

来源: 果壳

发布日期: 2014-05-06

本文讨论了2014年巴西世界杯官方用球“布拉祖卡”的空气动力学特性,分析了其与前两届世界杯用球“团队之星”和“普天同庆”在设计和飞行特性上的差异,指出“布拉祖卡”通过增加缝合沟深度和面板形状设计,可能避免了前两届用球飞行轨迹飘忽不定的问题。

距离巴西世界杯的开幕只剩下一个月了。有很多人们关心的问题——场地能修好吗?机场够用吗?但最重要的、可能影响世界杯最终归属的问题是,这次的球会怎么飞?

阿迪达斯为他们本届世界杯新球“布拉祖卡”(Brazuca,字面意思“巴西荣耀”)打的广告是“爱我或者失去我”。这个看起来像情歌的口号,其实是悄悄回应了围绕它和它前辈的巨大争议:空气动力学。

自从1970年以来,每一届世界杯用球都是阿迪制造,显然这是绝好的机会炫耀他们的最新科技进展。2006年德国世界杯上,他们的“团队之星”做出了一个重大改动。传统上足球是32块面板手工缝合而成。团队之星只有14块,而且是热胶粘合,其结果比过去的球都更圆更光滑。

但这一改变绝不仅仅是看起来不同。许多球员抱怨说球在飞行途中路线诡异。到了2010年南非世界杯,他们又推出了全新设计“普天同庆”,它只有8块热粘合面料。不幸的是,它引发的批评比四年前更加强烈。许多教练和球员说普天同庆是“沙滩排球”,其飞行轨迹完全无法预料。

究竟哪里出了问题?同样的问题会降临到只有6块聚氨酯面料的布拉祖卡身上吗?

过去两届世界杯里,许多批评者说新球轻得简直不自然,也因此很多人把它比作沙滩排球——但事实上团队之星和普天同庆和标准质量上限445g只差一点儿。(下限是420g。)

真正的区别是它们的制造工艺——这和传统的缝合球有两个重大差别。首先,面板更少意味着缝合线更短。32面板标准足球的缝合线总长度为405cm,而团队之星只有345cm,普天同庆更是只有203cm。其次,热粘合球的缝合沟要浅得多。激光扫描显示,缝合球的沟深度为1.08mm,而普天同庆却只有0.48mm,连一半都不到。新式球的“沙排漂浮感”并不是因为它们更轻,而是因为它们更光滑。

当空气流过光滑流线的物体表面时,它会紧贴表面直到离开物体,产生的拖曳力很小。但流过球体的空气就不是这样了。它会离开球体表面,导致球后面尾随一个低压区。低压区产生阻力,让球速度放慢。低速条件下,空气的流动是平滑的层流,很早就离开球体,产生大面积低压区和较大阻力。但当速度变快,空气变得更加湍流,和球体贴得更紧,低压区面积减小,反而降低了阻力。

这时缝合沟就起到了关键作用:它们扰乱了空气,帮助它在低速时也能进入“低阻力”状态。一个完美光滑的足球根本没法踢;强大的阻力会剧烈改变足球的轨迹。此外,在一定速度下,足球表面不同区域会分别遭遇层流和湍流。这一不对称性会导致不平衡的阻力,使得球向一个方向偏转。虽然板球和棒球运动员可以利用这个效应挥棒,但在足球里这个效应发生时通常速度太低,派不上用处。

布拉祖卡也会是这样吗?有几个原因表明,大概不会。虽然它使用了同样的热粘合技术,但是它的缝合沟要深很多。激光扫描显示它的沟深达1.56mm,比普通32面板球还要深一半,更是普天同庆的三倍之多。

虽然布拉祖卡只有6块面板,史上最少,但它的缝合沟总长度却达到了327cm,逼近团队之星的长度——显然这是它面板奇特形状所致。每块面板形似四臂风车,球体表面任何一个地方都没有大块光滑面积,进一步避免了层湍流同时出现的问题。

有趣的是,关于普天同庆的媒体抱怨在比赛全面开展之后反而变小了,看来人们还是有适应能力的。布拉祖卡肯定也会遭到抱怨,但它绝对不会是沙滩排球。

UUID: 80e492fc-05c4-42f5-8762-ac24c68510e3

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/果壳公众号-pdf2txt/2014/2014-05-06_2014巴西世界杯的新球,还会那么飘忽不定吗?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0042 元