Физика - это раздел науки, который имеет дело с физическим миром. Раздел физики, который наиболее важен для футбола, - это механика, изучение движения и его причин.
Мы рассмотрим три широкие категории движения, поскольку они применимы к игре:
Доставка футбольного мяча по воздуху
Бегуны на поле
Останавливать бегунов на поле
Просмотр футбольного матча выходного дня может научить вас чему-то другому, кроме того, кто отдал больше всего пасов или набрал больше ярдов. Футбол дает несколько замечательных примеров основных понятий физики - она присутствует в полете мяча, движении игроков и силе подкатов. В этой статье мы рассмотрим, как физика применяется к игре в футбол.
Когда футбольный мяч летит по воздуху, он всегда следует по изогнутой или параболической траектории, потому что на движение мяча в вертикальном направлении влияет сила тяжести. Когда мяч движется вверх, гравитация замедляет его, пока он ненадолго не остановится на максимальной высоте; затем мяч опускается, и гравитация ускоряет его, пока он не ударится о землю. Это траектория любого объекта, который запущен или брошен (футбольный мяч, стрела, баллистическая ракета) и называется движением снаряда. Чтобы узнать о движении снаряда применительно к футболу, давайте рассмотрим плоскодонку.
Когда игрок бьет по футбольному мячу, он может контролировать три фактора:
Скорость или скорость, с которой мяч покидает ногу
Угол удара
Вращение футбольного мяча
Вращение мяча - по спирали или из конца в конец - будет влиять на то, как мяч замедляется в полете, потому что на мяч влияет сопротивление воздуха. Удар по спирали будет иметь меньшее сопротивление воздуха, не будет замедляться так сильно и сможет дольше оставаться в воздухе и проходить дальше, чем удар из конца в конец.
Скорость мяча и угол удара являются основными факторами, которые определяют:
Как долго мяч будет оставаться в воздухе (время зависания)
Как высоко полетит мяч
Как далеко полетит мяч
Когда мяч покидает ногу игрока, он движется с заданной скоростью (скорость плюс угол направления) в зависимости от силы, с которой он ударяет по мячу. Мяч движется в двух направлениях, горизонтально и вертикально.
Поскольку мяч был запущен под углом, скорость делится на две части: горизонтальную составляющую и вертикальную составляющую. Скорость полета мяча в горизонтальном направлении и скорость полета мяча в вертикальном направлении зависят от угла удара. Если мяч отбивается под крутым углом, то он будет иметь большую скорость в вертикальном направлении, чем в горизонтальном направлении - мяч полетит высоко, долго зависнет, но пролетит короткое расстояние. Но если мяч будет отбит под небольшим углом, он будет иметь большую скорость в горизонтальном направлении, чем в вертикальном направлении - мяч не будет лететь очень высоко, у него будет короткое время зависания, но он пролетит большое расстояние. Игрок должен выбрать наилучший угол с учетом своей позиции на поле. Эти же факторы влияют на пас или гол на поле. Однако у полевого игрока, бьющего по воротам, более сложная работа, потому что мяч часто достигает своей максимальной высоты до того, как достигает стоек.
Говорящая физика
Ускорение - скорость изменения скорости по времени (рассчитывается путем вычитания начальной скорости из конечной скорости и деления разницы на время, необходимое для достижения этой конечной скорости)
Сила - воздействие на тело, которое заставляет его изменять скорость или направление
Скорость - скорость и направление движения объекта (пройденное расстояние, деленное на прошедшее время)
Скорость - скорость движения объекта (пройденное расстояние делится на прошедшее время)
Футбол по номерам
Поскольку физика - это количественная наука, разработка некоторых единиц и мер - хороший способ начать понимать влияние физики на футбол.
Рассмотрим эти полезные числа и единицы измерения, разработанные доктором Дэвидом Хаазом из Университета штата Северная Каролина:
Игрок на полной скорости - ~ 22 мили в час (9,8 м / с)
Полузащитник - ~ 220 фунтов (98 кг)
Нападающий - ~ 300 фунтов (133 кг)
Параболическая траектория футбольного мяча может быть описана этими двумя уравнениями:
y = Vyt - 0.5gt2
y = Vyt - 0.5gt2
x =Vxt
x = V x t
y - высота в любой момент времени (t)
yv является вертикальной составляющей начальной скорости футбольного мяча
g - ускорение, обусловленное гравитацией Земли, 9,8 м /с2
x - горизонтальное расстояние мяча в любой момент времени (t)
xv - горизонтальная составляющая начальной скорости футбольного мяча
Чтобы рассчитать время зависания (t total), высоту пика (y max) и максимальную дальность (x max) удара, вы должны знать начальную скорость (V) мяча от ноги бьющего и угол (тета) удара.
Скорость должна быть разбита на горизонтальную (vx) и вертикальную (Vy) составляющие в соответствии со следующими формулами:
V x = V cos (тета)
V y = V sin (тета)
Время зависания (t total) должно определяться одной из этих двух формул:
t итого = (2V y / g)
t итого = (0,204 В год)
Как только вы узнаете время зависания, вы можете рассчитать максимальную дальность (x max):
x max = V x t всего
Вы можете рассчитать время (t 1/2), в течение которого мяч находится на максимальной высоте:
т 1/2 = 0,5 т всего
И вы можете рассчитать высоту пика (y max), используя одну из этих двух формул:
y max = vy (t 1/2) - 1/2 g(t 1/2) 2
y max = vy(t 1/2) - 0,49(t 1/2)2
Например, удар со скоростью 90 футов / с (27,4 м / с) под углом 30 градусов будет иметь следующие значения:
Вертикальная и горизонтальная составляющие скорости:
= V cos (тета) x V = (27,4 м / с) cos (30 градусов) = (27,4 м / с) (0,0,87) = 23,7 м / с
= V sin (тета) y V = (27,4 м / с) sin (30 градусов) = (27,4 м / с) (0,5) = 13,7 м / с
Время ожидания:
y = (0,204В всего t = {0,204 (13,7 м /с)} = 2,80 с.
Максимальная дальность:
общее t x = V max x = (23,7 м / с) (2,80 с) = 66,4 м
1 м = 1,09 ярда
максимальное x = 72 ярда
Время на пике:
итого = 0,5 т 1/2 т = (0,5)(2,80 с) = 1,40 с
Высота пика:
2 )1/2) - 0,49(t 1/2(t y = V max y= [{(13,7 м / с)(1,40 с)} - {0,49 (1,40 с) 2}] = 18,2 м
1 м = 3,28 фута
максимальный y = 59,7 футов
Если мы произведем вычисления для плоскодонки с той же скоростью, но под углом 45 градусов, то получим время зависания 3,96 с, максимальную дальность 76,8 м (84 ярда) и максимальную высоту 36,5 м (120 футов). Если мы изменим угол удара на 60 градусов, мы получим время зависания 4,84 с, максимальную дальность 66,3 м (72 ярда) и максимальную высоту 54,5 м (179 футов). Обратите внимание, что по мере того, как угол удара становится круче, мяч дольше висит в воздухе и поднимается выше. Кроме того, по мере увеличения угла удара расстояние, пройденное мячом, увеличивается до максимума (достигается при 45 градусах), а затем уменьшается.
Ответы на домашние задания:
- Эссе о воде
- Существование "силы черного тела"
- Эссе о моем лучшем учителе
- Вычисление скорости света
- Эссе о загрязнении почвы
- Что такое социальная справедливость, понятие
- Романтическая и страстная любовь
- Троянская война что это такое?
- "Части дома" на английском языке
- Рибосомы что это, кратко
- Эссе о интернете
- Что такое гуманистическая психология
- Техника запоминания английских слов
- Ядерная оболочка клетки
- Что такое строгость, понятие