我想足球最令人激动的时刻是进球,而最体现球的奇妙的进球,是小贝的弧线任意球。弧线球的物理是经典的流体力学(或者空气动力学),它的原理与飞机一样,是著名的Bernoulli原理:速度差产生压力差,压力差差生偏转的力。
道理很简单:起脚时让皮球旋转,于是皮球两边的气流速度不同,与旋转同向的一边快,逆向的一边慢。相应地,两边空气的压力也不同。球会向着压力小的一侧偏转。这个现象叫Magnus效应。飞机之所以能飞起来,就靠垂直方向(机翼上下)的压力差(升力)。
假定球速为每秒30米,每秒旋转10圈儿,那么,假如在30米外开球,它可能偏离原来方向4米——半个多球门的宽度,足以逃过任何球门的扑救。
严格说来,球的运动还取决于空气的阻力,取决于气流是湍流还是层流(用Reynolds数来刻画)。有趣的是,Magnus力与阻力都与速度的平方成正比。小贝肯定不会在发任意球时在脑子里解球的运动方程,但他的结果比方程的解还好。