Самые сильные удары в истории футбола: от выстрела Халка до ракеты Роберто Карлоса. Причудливый полёт мяча От чего зависит дальность полета футбольного мяча

09.08.2013 12:26 61 (11672)

Лидеры ВК «Автодор-Метар» Анастасия Ануфриенко и Инна Фомина
Две красавицы волейболистки «Автодора-Метар» своим примером доказывают, что женские лица у команды - привлекательные и симпатичные, фигуры - стройные и сексуальные, а внутренний мир - духовно богат
и разносторонен. Анастасия Ануфриенко и Инна Фомина живут волейболом, вышивают крестиком, умеют готовить борщ и верят в то, что их команда вернется в суперлигу.

Анастасия Ануфриенко Связующее звено молодой команды

Состав ВК «Автодора-Метар» существенно обновился. Из прошлогоднего состава в нем остались четыре волейболистки. Одна из них - Анастасия Ануфриенко, связующий игрок - тот, от которого во многом зависят атакующие действия команды. Человек-дирижер на площадке, который и в жизни всегда стремится быть первым.

Настя, команда вышла из отпуска 1 июля. Как сейчас настроение? Тяжело втягиваться в новый сезон и выдерживать физические нагрузки?
- Настроение замечательное, за время отпуска успела соскучиться по волейболу. У нас появился новый тренер. Очень хороший. Если не ошибаюсь, он выводил в суперлигу команду из Красноярска, работал успешно в Улан-Удэ. И сейчас перед нами стоят высокие задачи. Есть цель - выйти в суперлигу. Думаю, занять первое-второе место нам вполне по силам.

Однако состав команды сильно изменился. Сложно будет в сжатые сроки найти взаимопонимание на площадке?
- Все зависит от нас самих. Да, у нас из прошлого состава остались только четыре девочки, пришло много молодежи. Но в высшей лиге все команды примерно равны по классу, нет явных фаворитов. Думаю, многое будет зависеть от того, как мы начнем чемпионат, как быстро успеем сыграться.

А в бытовом плане с новичками команды уже успели сдружиться?
- Да, конечно! С этим проблем нет. Побывали на сборах в Курганово Свердловской области, там познакомились, нашли общий язык.

В хоккее есть так называемый обряд посвящения в новички. У вас в волейболе нечто подобное есть?
- Нет, у нас не принято прикалываться над новыми игроками и придумывать для них какие-то обряды. А зачем?

Лично тебе сложно воспринимать изменения в составе? Только успеешь привыкнуть к партнерам по команде, сдружиться с ними, а они уходят, на их места приходят другие?
- У нас в волейболе переходы игроков происходят часто. С этим ничего не поделаешь. Но не думаю, что это такая большая проблема. Уверена, мы быстро найдем общий язык. А в игровом плане пока сложно что-то говорить. Мы еще не играли, только тренируемся. Время покажет, насколько быстро мы найдем командное взаимопонимание.

Но сама ты как думаешь - команда стала сильнее или слабее по сравнению с прошлым сезоном?
- Сложно сказать, мне кажется, состав усилился. Приехали и несколько взрослых девушек, с опытом игры на высоком уровне. По крайней мере, слабее мы точно не стали. Шансы вернуться в суперлигу у нас есть.

От волейбола не устаешь? Бывают периоды, когда хочется все бросить и заниматься чем-то другим?
- Я с 13 лет уже в волейболе, сначала занималась гимнастикой, но там потянула ногу, перестала заниматься. Пришла в школу по волейболу, понравилось и теперь уже не могу представить себя вне волейбола. Конечно, иногда и устаю от него. Но это моя жизнь, мое любимое дело. И не хочу из волейбола уходить.

На хобби и увлечения время остается?
- Нет, волейбол и есть мое хобби и увлечение. В поездках могу книжку почитать. Если есть свободное время, могу крестиком вышивать картинки всякие (улыбается).

А что тебе дал волейбол в физическом и психологическом плане?
- Как и весь спорт, он дисциплинирует, делает ответственным. Нравится образ жизни. А еще ноги сильные и накачанные. И фигуры у волейболисток, как вы могли заметить, красивые (смеется). Конечно же, еще и здоровье дает.

Инна Фомина Возвращение домой

Воспитанница челябинской школы волейбола вынуждена была покинуть родной город и в 17-летнем возрасте искать себе новое место работы. Спустя семь лет она вернулась. В «Автодоре-Метар» она теперь одна из самых опытных. И, возможно, вокруг нее будет формироваться костяк команды, от ее игры во многом будет зависеть то, удастся ли клубу выполнить поставленные на сезон задачи.

Инна, где же ты была эти семь лет?
- Выступала за команду из Нижнего Новгорода.

А как там оказались? Почему покинула Челябинск?
- Я начинала играть в волейбольной школе «Юность-Метар», затем меня подключили к играм за вторую команду «Автодора-Метар». Но в связи с финансовыми проблемами руководство клуба вынуждено было ее закрыть, оставили только главную команду. Фарм-клуб распустили, пришлось искать новое место работы. Так я и оказалась в Нижнем Новгороде.

В «Автодор-Метар» тогда сложно было пробиться? Кто из игроков того времени запомнился больше всего?
- Я уехала в 2006 году, в Челябинске тогда хорошая команда сформировалась. Лично мне нравилось то, как играет Екатерина Маргацкая. Она одинаково успешно играла и в четвертой зоне, и выполняя функции диагональной.

А твое какое амплуа?
- Раньше была диагональной, сейчас больше в четвертой зоне играю.

Кто из девушек твоего года выпуска пошел дальше и вышел на высокий уровень?
- Мы с Женей Старцевой в одном классе учились. Как вы знаете, сейчас она выступает в сборной России, принимала участие в Олимпийских играх. Еще Мария Плахтий (она вышла замуж и сменила фамилию на Микеладзе - Авт.) была, она, кстати, в этом сезоне за «Автодор-Метар» будет выступать. Были и другие девочки, которые ныне играют в командах суперлиги и высшей лиги «А».

А Евгения Старцева уже тогда выделялась на общем фоне? Видно было, что она далеко пойдет?
- Не припомню, чтобы она играла лучше других. Кстати, у нее и амплуа было другое - выступала на позиции нападающего. Только в 10 - 11-м классе ее стали использовать как связующего игрока.

Как у тебя в Нижнем Новгороде складывалась карьера? В чем заключалась главная сложность от переезда в другой город?
- Мне было 17 лет, когда уехала. Немного страшновато было. Особенно в первое время тяжело было, но привыкла. В игровом плане не было никаких проблем, тренеры мне доверяли. Но в быту возникали небольшие трудности. Научиться готовить себе еду не сложно, а вот ужиться с партнером по команде в одном номере… Все мы люди со своими причудами, у каждого свой распорядок дня, привычки, характер.

Зато к самостоятельности уже привыкла. Необычно было в 17 лет остаться вдалеке от родителей?
- Да, уже привыкла. Честно говоря, мне даже понравилось быть одной, ни от кого не зависеть, во всем на себя полагаться.

Почему же решила вернуться в Челябинск?
- Решающую роль сыграла фигура главного тренера. Хотела поиграть под его руководством. Мне предложили контракт, я взвесила все «за» и «против». Подумала: «Почему бы и нет?». Здесь моя семья, друзья, родной город…

А чем так тренер хорош? Ты уже не первая, кто нахваливает этого специалиста.
- Мне довелось тренироваться под руководством многих специалистов и могу сказать, что Дмитрий Константинович - пока самый лучший из всех. У него и тактически грамотно построен тренировочный процесс, и над физическим состоянием игроков он, кажется, правильно работает. У него все в меру, умно, четко и понятно. И как человек симпатичен, с ним можно пойти в разведку.

Считается, что женским коллективом должен руководить не столько тренер, сколько тонкий психолог.
- Мы только месяц знакомы, еще не успели узнать друг друга ближе. Но повторюсь, кажется, он хороший человек.

Костяк у команды уже есть. Как думаешь, на что может претендовать «Автодор-Метар» в новом сезоне?
- Думаю, должны показать хороший результат и быть в призерах. Но еще не знаю, что там происходит в других клубах. Вообще, высшая лига «А» - интересный турнир, где много не-
ожиданных результатов. Команды примерно равны по классу.

То есть возвращаться в суперлигу челябинскому клубу еще рано?
- Нет, я такого не говорила (улыбается). Почему бы и не попробовать вернуться в элиту? Главное - верить в свои силы и отдавать все силы на площадке.

Для основных способов ударов по мячу ногой свойственны две разновидности выполнения: прямой и резаный.

При прямом ударе направление ударного импульса проходит через ОЦТ мяча или в непосредственной близости от него. Для выполнения резаного удара необходимо, чтобы направление удара значительно отстояло от ОЦТ мяча.

Прямой удар практически возможен всеми указанными выше способами. Он несколько затруднен при ударе внешней частью подъема. Резаный удар наиболее эффективно выполняется внутренней стороной стопы, внутренней и особенно внешней частью подъема.

Траектория полета мяча при прямых ударах зависит от места приложения силы. Мяч полетит прямо и низом, если место приложения удара придется на среднюю часть мяча по горизонтальной плоскости. Если место приложения силы приходится ниже горизонтальной оси, то изменяется угол вылета мяча.

Траектория полета мяча существенно меняется при резаных ударах. В этом случае направление удара не проходит через ОЦТ мяча, что вызывает значительное его вращение. Оно может быть вокруг горизонтальной оси (при ударе “подсечкой”), вертикальной оси (при резаных ударах низом) и наклонных осей (при ударах верхом).

Если мяч летит не вращаясь или незначительно вращаясь, то сопротивление воздуха на его внешних плоскостях будет одинаковым. Сильно вращающийся в полете мяч встречает сопротивление воздуха, и на его поверхности создается избыточное давление, а на противоположной стороне образуется разреженная воздушная среда. Избыточное давление вызывает значительное изменение первоначальной траектории (эффект Магнуса). Таким образом, при сильном вращении мяча траектория полета отклоняется в сторону его вращения.

После отскока от земли резко вращающегося мяча направление его дальнейшего полета изменяется. Искривление траектории происходите сторону вращения мяча.

Знание особенностей полета мяча повышает надежность и эффективность действий футболистов.

Удар внутренней стороной стопы применяется в основном при коротких и средних передачах, а также при ударах в ворота с близкого расстояния.

Рассмотрим некоторые особенности техники выполнения удара (рис.4). Место начала разбега, мяч и цель находятся примерно на одной линии. Замах выполняется за счет заднего толчка последнего бегового шага. Ударное движение начинается с одновременного сгибания бедра и поворота к наружи (супинации) ноги. В момент удара стопа находится строго под прямым углом по отношению к направлению полета мяча. Удар выполняется серединой внутренней поверхности стопы. Положение ноги во время удара сохраняется и во время проводки.

Рис. 4. Удар внутренней стороной стопы

Удар внутренней частью подъема используется при средних и длинных передачах, “прострелах” вдоль ворот и ударах по цели со всех дистанций (рис. 5).

Разбег выполняется под углом З0-б0º по отношению к мячу и цели. Замах ноги близок к максимальному. Опорная нога, слегка согнутая в коленном суставе, ставится на внешнюю часть (свод) стопы (подошвы). Туловище несколько наклонено в сторону опорной ноги. В момент удара условная ось, соединяющая мяч и коленный сустав, наклонена во фронтальной плоскости. данное условие, а также нанесение удара в среднюю часть мяча, определяет его низкую траекторию.

Рис. 5. Удар внутренней частью подъема

Удар средней частью подъема по технике исполнения во многом схож с ударом внутренней частью подъема, однако детали выполнения несколько отличны (рис.6).

Линия разбега, мяч и цель находятся примерно на одной линии. Замах и ударное движение выполняются строго в сагиттальной (переднезадней) плоскости. Опорная нога ставится с пятки на уровне с мячом. Во время ударного движения происходит перекат опорной ноги с пятки на носок. Условная ось, соединяющая мяч и коленный сустав, в момент удара строго вертикальна. Такое положение сохраняется во время проводки.

Значительная площадь соприкосновения стопы и мяча позволяет выполнить удар достаточно точно. Разбег, замах и ударное движение выполняются в одной плоскости, благодаря чему биомеханически целесообразно используется система движения и удары наносятся с большой силой по сравнению с другими способами.

Рис. 6. Удар средней частью подъема

Удар внешней частью подъема наиболее часто применяют для выполнения резаных ударов. Структура движений при ударах средней и внешней частью схожа. Отличия заключаются в том, что во время ударного движения поворачиваются внутрь (пронируются) голень и стопа (рис.7).

Рис. 7. Удар внешней частью подъема

Удар носком выполняют, когда надо произвести неожиданный, без подготовки, удар. Кроме того, этот удар эффективен при выбивании мяча у противника в выпаде или шпагате.

При ударе линия разбега, мяч и цель находятся на одной прямой. Задний толчок последнего шага разбега является замахом для удара. Ударное движение выполняется напряженной ногой, слегка согнутой в коленном суставе. В момент удара носок несколько приподнят.

Так как ударная поверхность носка незначительна, то удар указанным способом может быть менее точен, особенно при ударах по катящему мячу.

Удар пяткой существенно отличается от рассмотренных способов. Он реже используется в игре. Объясняется это сложностью его выполнения, незначительной силой и точностью, достоинством удара является неожиданность его исполнения для соперников.

Подготовительная фаза начинается с постановки опорной ноги на уровне мяча. для замаха нога проносится над мячом и выносится вперед. Рабочую фазу - удар - выполняют резким движением ноги назад. В момент удара нога напряжена, стопа расположена параллельно земле.

Одним из вариантов является удар пяткой “секретно”. При выполнении удара правой ногой опорная нога ставится справа от мяча. Ударная нога для замаха выносится вперед. Удар производится резким движением назад, причем ударная нога проносится скрестно по отношению к опорной. После незначительной проводки движение ноги затормаживается.

Удар пяткой выполняют также опорной ногой. Она ставится за мяч на расстоянии 10-15 см. При следующем шаге производится задний толчок (нога движется назад и вверх), который и является ударным движением.

Удары по неподвижному мячу. При выполнении начальных, штрафных, свободных, угловых ударов, а также ударов от ворот игрок бьет по неподвижному мячу.

Отмеченные выше структурные особенности техники выполнения всех рассмотренных способов полностью относятся к ударам по неподвижному мячу, только в предварительной фазе варьируются длина и скорость разбега, что обусловлено тактическими задачами.

Удары по катящемуся мячу. Все основные способы и их разновидности используют и при ударах по катящемуся мячу.

Технические действия при данных ударах не отличаются от движений при ударах по неподвижному мячу. Главная задача заключается в том, чтобы скоординировать скорость собственного движения с направлением и скоростью движения мяча. Выделяются следующие основные направления движения мяча: от игрока, навстречу, сбоку (справа и слева), а также смежные с ними.

Указанные направления определяют особенности выполнения подфазы - постановки опорной ноги. При ударе по мячу, катящемуся от игрока, опорная нога ставится сбоку - за мяч. При ударе по мячу, катящемуся навстречу, опорная нога не доходит до мяча. Если мяч катится сбоку (справа или слева), то рациональнее выполнить удар ближней к мячу ногой.

Во всех случаях расстояние постановки опорной ноги зависит от скорости движения мяча, и его необходимо рассчитать так, чтобы во время ударного движения мяч поравнялся с опорной ногой. Такое положение наиболее оптимально для выполнения удара.

Удары по летящему мячу. Траектория движения мяча определяет особенности техники выполнения ударов по летящим мячам.

При ударах по опускающимся или низко летящим мячам структура движения такая же, как и при ударах по катящемуся мячу. Направление движения мяча, как и при ударах по катящемуся мячу, предъявляет определенные требования к постановке опорной ноги. Так как скорость летящего мяча обычно выше, чем катящегося, главная трудность заключается в поиске и нахождении места встречи с летящим мячом.

При анализе техники выполнения ударов с поворотом, с полулета и через себя можно выделить некоторые структурные особенности.

Удар с поворотом используется для изменения направления полета мяча, Выполняется средней частью подъема по опускающимся или низко летящим навстречу мячам (рис. 8).

В подготовительной фазе задний толчок последнего бегового шага к мячу служит замахом ударной ноги. Опорная нога, несколько согнутая в коленном суставе, развертывается в сторону предполагаемого полета мяча и ставится на внешний свод стопы. Туловище отклоняется в сторону опорной ноги. С поворотом туловища начинается ударное движение ноги в горизонтальной плоскости. После проводки ударная нога движется вперед и опускается вниз скрестно от опорной.

Рис. 8. Удар с поворотом

Удар через себя выполняется средней частью подъема по летящему и прыгающему мячам, когда необходимо произвести неожиданный удар в ворота или передачу через голову назад.

Замах осуществляется за счет заднего толчка последнего бегового шага к мячу. Опорная нога выставляется с пятки вперед. движение туловища вперед затормаживается, и оно отклоняется назад. Ударное движение выполняется вперед – вверх - назад. В это время происходит перекат опорной ноги с пятки на носок. После небольшой проводки нога опускается вниз, туловище выпрямляется. Чем ниже место встречи ноги и мяча, тем выше траектория полета мяча. Чтобы послать мяч с более низкой траекторией, необходимо выполнить удар по мячу, который находится на уровне головы и над местом опоры. Этому служит также использование удара через себя в падении. При отклонении туловища назад игрок падает на руки, а затем на спину. Во время падения выполняется более выраженное ударное движение назад.

для производства удара со значительной силой используется удар через себя в прыжке “ножницами” (рис. 9).

Рис. 9. Удар через себя

Удар с полулета обычно производится по мячу сразу же после его отскока от земли. Выполнять его целесообразно средней и внешней частью подъема (рис.10). При этом важно точно рассчитать место приземления мяча и поставить опорную ногу как можно ближе к этому месту. Ударное движение начинается до момента приземления мяча. Непосредственно после отскока мяча наносится удар. Голень в момент удара строго вертикальна, носок оттянут вниз. Во время проводки данное положение следует сохранить, что позволит выполнить удар с низкой траекторией. Это особенно важно, если опорная нога значительно отстоит от линии мяча и удар производится по трудно достигаемому мячу.

Рис. 10. Удар с полулета

Ни в одной игре вращение мяча не играет такой большой роли, как в настольном теннисе.

Объясняется это тем, что легкий целлулоидный мяч обладает сравнительно большой поверхностью при относительно малом весе. Благодаря этому он испытывает в полете значительное сопротивление воздушной среды и влияние вращения сказывается на нем очень сильно, гораздо сильнее, чем, например, на футбольном или хоккейном мяче.

Неудивительно, что при игре на открытом воздухе в незащищенном месте даже слабый порыв ветра заметно влияет на полет мяча настольного тенниса.

Сопротивление воздушной среды возрастает, если мячу, кроме поступательного движения, придано еще и вращательное, причем траектория полета мяча сильно изменяется под влиянием вращения. В этом нетрудно убедиться. Надо ударить по мячу, не придавая ему никакого преднамеренного вращения, а затем сделать второй удар такой же силы, придав мячу возможно более сильное вращение. Траектория полета мяча в этом случае будет резко отличаться от траектории при первом ударе.

Следовательно, траектория полета мяча зависит не только от начальной скорости и направления удара, но и от вращения мяча.

Появление ракетки с резиновой поверхностью позволило воздействовать на траекторию полета мяча именно путем изменения силы и характера вращения. Благодаря этому из малоинтересной перекидки пинг-понг превратился в настольный теннис, в полноценную спортивную игру с большим разнообразием технических приемов и богатством тактических комбинаций.

Для того чтобы понять, за счет чего это произошло, и оценить влияние вращения мяча на технику игры, рассмотрим следующий конкретный случай.

Производится удар по мячу, находящемуся ниже сетки, причем мячу не придается никакого вращения. Такой удар называется плоским. Эти удары были характерны для пинг-понга в прошлом, так как существовавшие тогда ракетки не позволяли придать мячу достаточно сильного вращения. Очевидно, что в данном случае возможности игрока весьма ограничены. Если удар будет слишком сильным, мяч неизбежно улетит за пределы стола (рис. 8, нижняя траектория). Для того чтобы изменить траекторию полета мяча, например удлинить или укоротить свой ответ противнику (рис. 8, верхняя траектория), имелось единственное средство: регулировать силу удара.

Рис. 8. При плоском ударе по мячу ниже сетки сила удара ограничена

Действительно, до появления ракетки с резиной сильные удары производились только по мячам, отскакивающим от стола выше уровня сетки. Это крайне обедняло технику настольного тенниса. Ракетка, оклеенная специальной шероховатой или губчатой резиной, придает мячу очень сильное вращение. А так как траектория полета мяча зависит от вращения, стали возможными такие удары, которые раньше были совершенно невыполнимыми (рис. 9).

Рис. 9. Сильный удар по мячу, находящемуся ниже уровня стола. Ракеткой с резиновой поверхностью придается мячу, находящемуся ниже уровня стола, такое вращение, которое удерживает его в пределах стола даже при очень сильном ударе

Современная техника игры в значительной степени основана на умении придавать вращение мячу. Темп игры, сила и глубина ударов (ближе или дальше от сетки), траектория полета мяча, характер отскока (быстрый или медленный, высокий или низкий, вялый или стремительный) широко варьируются именно вращением мяча.

Чем лучше владеет игрок вращением мяча, тем разнообразнее его игра.

Нередко можно наблюдать, как новичок совершает ошибку за ошибкой из-за того, что не учитывает вращений мяча. Некоторые мячи у него систематически летят за стол, другие, наоборот, идут только в сетку.

Чтобы понять, почему происходят эти ошибки, рассмотрим, как влияет на полет мяча характер приданного ему вращения.

Все виды вращения мяча теоретически можно свести к трем основным: верхнему, нижнему и боковому.

В основу этой классификации положено разобранное выше взаимодействие мяча и ракетки при ударе. Если ракетке в момент удара по мячу сообщается некоторое дополнительное движение вверх, то в результате взаимодействия мяча и движущейся вверх ракетки мяч получает вращение вокруг горизонтальной оси по направлению своего полета. Этот вид вращения называется верхним. Удары с верхним вращением будем называть кручеными.

Если ракетка в момент соприкосновения с мячом движется вниз, то мяч получает иное вращение - в направлении, обратном полету мяча. Отсюда и само вращение получает название нижнего. Удары с нижним вращением будем называть резаными.

Наконец, третий вид вращения - боковое вращение - придается мячу, когда ракетка в момент соприкосновения с мячом имеет боковое перемещение: справа налево или,. наоборот, слева направо. В соответствии о этим и боковое вращение в свою очередь подразделяется на правое и левое. Боковое вращение характеризуется вертикальной осью вращения.

Однако практически ни один вид вращения в чистом виде не применяется. Как верхнему, так и нижнему вращению обычно в той или иной степени сопутствует боковое вращение. Чем сильнее будет боковое вращение с его вертикальной осью вращения, тем больший наклон получит горизонтальная ось верхнего или нижнего вращения.

Нам нет необходимости детально изучать взаимодействие всех сил, которые оказывают влияние на полет мяча в воздушной среде. Для наших целей - для изучения техники настольного тенниса - вполне достаточно знать конечный результат, к которому приводит порознь верхнее, нижнее и боковое вращения мяча.

Верхнее и нижнее вращения по своему характеру прямо противоположны. Они резко отличаются по технике выполнения, по характеру полета мяча и, как мы увидим в дальнейшем, по тактическому применению в игре. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть эти два вида вращения одновременно, противопоставляя их друг другу.

Рис. 10. Нижняя половина мяча с верхним вращением испытывает меньшее сопротивление воздуха, так как направление вращения совпадает с направлением силы сопротивления воздушной среды движущемуся мячу

Представьте себе движущийся в воздушной среде мяч. Воздух оказывает сопротивление движению мяча, давит на его переднюю стенку. Если мяч вращается, то это давление будет наименьшим там, где вращение мяча и сила сопротивления воздушной среды совпадают по направлению (рис. 10, точка А). Разница в давлении, испытываемом верхней и нижней половинами вращающегося мяча, изгибает линию полета мяча в сторону уменьшенного давления.

Очевидно, что характер явления остается совершенно таким же при любом вращении мяча, в каком бы направлении мяч ни двигался.

При верхнем вращении давление меньше внизу и мяч как бы проваливается вниз, линия полета мяча укорачивается и становится более крутой. Это и дает возможность удерживать мяч в пределах стола даже при сильных ударах по снижающемуся мячу, придав ему верхнее вращение (например, в случае, изображенном на рис. 9).

При нижнем вращении меньшее давление испытывает верхняя часть мяча, и мы имеем дело с обратным явлением - нижнее вращение, противодействуя силе тяжести, замедляет падение мяча и делает траекторию более пологой.

Мяч с сильным верхним вращением, отойдя от ракетки после удара, начинает свой полет сравнительно медленно, как бы взбираясь на воздушную гору, после чего стремительно скатывается с нее. Пройдя высшую точку подъема, крученый мяч резко и быстро падает на стол; чем сильнее вращение мяча, тем более резко выражено это явление. Крученые мячи характеризуются стремительным высоким отскоком от поверхности стола.

У мячей с нижним вращением скорость полета по мере приближения к точке падения заметно замедляется. При достаточно сильном нижнем вращении мяч как бы повисает на мгновение в воздухе, после чего бессильно падает на стол, не имея почти никакого поступательного движения. Отскок от поверхности стола у резаных мячей вялый, низкий.

Различный характер отскока крученого и резаного мяча очень хорошо выявляется при приеме его простой подставкой ракетки плоским ударом с полулёта или ударом толчком.

Крученый мяч, обладающий большим запасом энергии, со стремительным высоким отскоком энергично отходит от ракетки и устремляется вверх, уходя далеко за пределы стола, если верхней части ракетки не будет придан наклон вперед к сетке (рис. 11).

Резаный мяч тяжело ложится на ракетку, как бы скользит по ее поверхности, стремясь скатиться вниз, на поверхность стола. Многие резаные мячи, встреченные простой подставкой ракетки, вообще не переходят на сторону противника, а попадают в сетку, если не сообщить ракетке поступательного движения с наклоном назад от сетки (рис. 12).

Мячами с верхним вращением - кручеными - пользуются преимущественно в нападении, так как верхнее вращение дает возможность удержать мяч в пределах стола, несмотря на большую силу удара.

Наоборот, мячами с нижним вращением - резаными - по преимуществу пользуются в защите, так как после срезки мяч при хорошем защитном ударе обычно перелетает на сторону противника почти над самой сеткой и низко отскакивает от поверхности стола, что затрудняет развитие атаки.

Наглядное представление о наиболее типичных траекториях полета мяча с верхним и нижним вращениями дают рис. 13 и 14, составленные на основании изучения кинограмм.

Рис. 13. Типичная кривая полета крученого мяча

Рис. 14. Типичная кривая полета резаного мяча

Несколько слов о боковом вращении. Как уже указывалось, боковое вращение в чистом виде не применяется. Однако, чтобы изучить влияние бокового вращения на полет мяча, рассмотрим и этот вид вращения в его чистом виде. Это поможет нам уяснить, как влияет на полет крученого или резаного мяча приданное ему дополнительное боковое вращение.

Боковое вращение смещает траекторию полета мяча в горизонтальной плоскости, вследствие вращения мяча вокруг вертикальной оси он несколько уклоняется в сторону и отскакивает вбок. Если игрок, принимая мяч, не учтет влияния бокового вращения, то мяч уйдет вбок, за пределы стола (рис. 15).

Рис. 15. Мяч с боковым вращением, отражаемый простой подставкой ракетки, уходит вбок

У многих игроков более или менее сильное боковое вращение сопутствует всем их ударам. Элементы бокового вращения, вносимые в обычный крученый или резаный удар, в игре против сильного противника редко приводят к немедленному выигрышу очка; опытный игрок по движению ракетки противника распознает силу и направление вращения мяча и успевает принять контрмеры. Вместе с тем систематическое применение достаточно сильного бокового вращения заставляет противника находиться в постоянном напряжении, утомляет внимание, мешает игроку осуществлять свои лучшие удары, строить тактические комбинации.

В заключение приводим небольшую табличку, в которой сопоставляются характерные особенности трех видов вращения.

Искусно комбинируя силу ударов с силой и направлением вращения, игрок в современном настольном теннисе имеет возможность в широких пределах менять линию полета мяча, атаковать противника сильными кручеными ударами с любого мяча, разнообразить темп игры, посылая противнику мячи то с быстрым, высоким и сильным отскоком, то с медленным и вялым, то в глубину стола, к задней линии, то очень коротко, к самой сетке, и т. д.

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Казалось бы, что может быть проще шара? Однако каждый, кто играл в футбол или наблюдал за ним, знает, какие подчас замысловатые финты способен выкинуть мяч в воздухе, по каким невероятным траекториям он может двигаться по воле умелого игрока. Чтобы вскрыть причины этой «замысловатости», обратимся к аэродинамике - науке, описывающей движения газов и тел в них.

Обтекание потоком воздуха медленно летящего мяча. Пограничный слой ламинарный, турбулентная область за мячом широкая. Мяч испытывает большое лобовое сопротивление. Иллюстрация из статьи: A. L. Kiratidis, D. B. Leinweber. An Aerodynamic Analysis of Recent FIFA World Cup Balls, 2018. arXiv:1710.02784 . DOI: 10.1088/1361-6404/aaa888.

Обтекание потоком воздуха быстро летящего мяча. Пограничный слой турбулентный, турбулентная область за мячом узкая. Мяч испытывает малое лобовое сопротивление. Иллюстрация из статьи: A. L. Kiratidis, D. B. Leinweber. An Aerodynamic Analysis of Recent FIFA World Cup Balls, 2018. arXiv:1710.02784 . DOI: 10.1088/1361-6404/aaa888.

Обтекание потоком воздуха вращающегося мяча. Турбулентная область за мячом смещена вбок. Показана боковая сила (эффект Магнуса). Иллюстрация из статьи: A. L. Kiratidis, D. B. Leinweber. An Aerodynamic Analysis of Recent FIFA World Cup Balls, 2018. arXiv:1710.02784 . DOI: 10.1088/1361-6404/aaa888.

Полёт мяча при различных способах закрутки. В центре видны «виляния» мяча без вращения. Рисунок Зои Флоринской.

Зависимость коэффициента сопротивления невращающегося мяча от скорости полёта для различных мячей фирмы Adidas. Видно резкое падение сопротивления при переходе от ламинарного режима к турбулентному. Иллюстрация из статьи: A. L. Kiratidis, D. B. Leinweber. An Aerodynamic Analysis of Recent FIFA World Cup Balls, 2018. arXiv:1710.02784 . DOI: 10.1088/1361-6404/aaa888.

Стробоскопическое изображение полёта слабо вращающегося мяча. Видно изменение направления полёта мяча в конце траектории («голубь без крыла»). Иллюстрация из статьи: T. Mizota et al. The strange flight behaviour of slowly spinning soccer balls / Scientific Reports volume 3, Article number: 1871 (2013) doi: 10.1038/srep01871. CC BY-NC-ND 3.0.

Полёт без вращения

Совсем не прост даже простой полёт мяча без вращения. Дело в том, что при обтекании движущегося мяча воздухом его пограничный слой, прилегающий к поверхности мяча, как бы прилипает к ней, а в некоторый момент срывается, создавая завихрения, турбулентность. В результате за мячом образуется целая область вихрей, турбулентный след. В воздухе он не заметен, но аналогичные вихри можно увидеть в воде за кормой лодки при её быстром движении.

Давление газа на мяч в турбулентной области меньше, чем перед мячом. Из-за этого образуется разность давлений, которая дополнительно к обычному сопротивлению воздуха значительно тормозит мяч. Как говорят специалисты, увеличивает лобовое сопротивление.

Гораздо интересней другое. При малой скорости движения поток воздуха обтекает мяч почти без перемешивания, физики называют такой поток ламинарным. Лобовое сопротивление, создаваемое воздухом, при этом велико. Но если скорость мяча возрастает выше определённой величины, поток становится турбулентным, точка отрыва вихрей смещается дальше назад, а турбулентный след становится значительно уже. В результате сопротивление резко падает. Конкретное значение критической скорости зависит от конструкции поверхности мяча. Так, для мяча «Teamgeist», которым играли на чемпионате мира в Германии 2006 года, она составляла примерно 70 км/ч (20 м/с).

Если мяч, летящий сначала с большой скоростью, во время полёта затормозит о воздух до скорости меньше критической, то его обтекание воздухом перейдёт из турбулентного режима в ламинарный. В этот момент произойдёт сильное увеличение лобового сопротивления и мяч резко затормозит, продолжая падать под действием силы тяжести. Со стороны будет казаться, что мяч «нырнул». Очень неприятная ситуация для вратаря! Правда, от бьющего игрока требуется искусство сообщить мячу именно необходимую скорость. Если она будет слишком велика, то мяч просто не успеет затормозить до критического значения скорости.

У бейсболистов подобный коварный бросок получил название «наклбол» (от англ. knuckleball - мяч, стукнутый костяшками пальцев). Питчер бросает мяч почти без вращения кончиками пальцев. Если скорость выбрана правильно, то мяч перед отбивающим игроком в последний момент внезапно нырнёт, или, как говорят спортсмены, свалится.

А есть и ещё одно любопытное следствие турбулентности. Вихри с разных сторон мяча отрываются неодновременно и в разных точках, положение которых зависит от свойств поверхности, в первую очередь от количества и формы швов, соединяющих части оболочки мяча. Сильно влияют также отличие формы мяча от круглой (правила FIFA допускают отклонения от идеально круглой формы до 1,5%) и его небольшое вращение, а у старых мячей - наличие клапана. В результате при небольшой скорости мяч начинает вилять в воздухе из стороны в сторону. Этот эффект легко заметить на лёгком надувном пляжном мяче или на привязанном воздушном шарике, который обдувается ветерком. Бразильцы образно называют виляющий удар «pombo sem asa» - «голубь без крыла», имея в виду, что мяч в полёте вдруг дёргается в сторону, как птица, пытающаяся взмахнуть одним крылом. В футболе мяч, как правило, не успевает вильнуть более одного раза.

Говорят, что в старые времена были умельцы, которые располагали перед ударом мяч с клапаном в определённом положении, чтобы гарантированно добиться подобного результата. Современные симметричные и гладкие мячи более предсказуемы, зато летят быстрее.

Кстати, поочерёдный отрыв вихрей с разных сторон раскачивает при обтекании ветром и более массивные объекты вроде промышленных труб и небоскрёбов. При этом вихри образуют за объектом цепочку, называемую дорожкой Кармана (в честь физика Теодора фон Кармана).

Здесь возникает любопытный парадокс. На первый взгляд кажется, что, чем более гладким будет футбольный мяч, тем лучше. Видимо, так же думали и дизайнеры фирмы Adidas, когда в 2006 году отказались от верно прослужившей почти 40 лет классической оболочки мяча, состоящей из 32 панелей пятиугольной и шестиугольной формы . Новый мяч «Teamgeist» имел всего 14 панелей сложной формы, соединённых методом термосклейки. Это упростило процесс производства и сделало мяч более круглым и гладким, уменьшив периметр швов на 15% (345 см против 405 см). Но не обрадовало игроков, жаловавшихся на непредсказуемость мяча. В чём же дело?

Оказывается, швы способствуют образованию пограничного слоя и более позднему отрыву вихрей. А вот на гладкой поверхности нового мяча пограничный слой держался хуже и вихри срывались слишком рано, приводя к непредсказуемой траектории полёта почти невращающегося мяча.

К следующему чемпионату мира 2010 года в ЮАР конструкторы Adidas попытались исправиться. Оболочка их нового мяча «Jabulani» состояла даже из меньшего числа частей - всего из восьми, причём впервые трёхмерных. Но дизайнеры компенсировали излишнюю гладкость мяча специальными бороздками на его поверхности. Они назвали эту технологию Grip’n’Groove (захватывающие выемки). Эти бороздки должны были удерживать пограничный слой, стабилизировать полёт, избавив его от случайных отклонений, и уменьшать лобовое сопротивление, чтобы мяч летел быстрее и дальше. Однако технология не полностью оправдала ожидания и критики было много.

На чемпионате мира 2014 года в Бразилии использовался мяч «Brazuca», состоящий из 6 панелей сложной формы с более глубокими швами. На этот раз нареканий удалось избежать. Будем надеяться, что мяч «Tel-star-18», разработанный к чемпионату мира в России 2018 года, окажется удачным.

Вращающийся мяч

Ударом футболист способен придать мячу вращение различной силы и вокруг осей, по-разному ориентированных в пространстве. Сильное вращение мяча стабилизирует поток воздуха вокруг него и, следовательно, траекторию полёта. Но на мяч начинает действовать ещё одна сила, получившая название «эффект Магнуса», по имени немецкого физика Генриха Магнуса, который открыл его в 1852 году, занявшись вопросом отклонения снарядов огнестрельного оружия (отклонение вбок пушечных ядер заметили в XVII веке). Впрочем, ещё в 1672 году Исаак Ньютон, наблюдая за теннисистами в Кембридже, описал эту силу и правильно определил её причину. Величину силы можно найти по теореме, выведенной в 1904 году российским механиком, основоположником аэродинамики Николаем Егоровичем Жуковским.

Вращающийся мяч увлекает вокруг себя воздух, создавая вихрь. При его полёте с одной стороны направление движения вихря совпадает с направлением обтекающего мяч воздуха, и скорость потока там увеличивается, а с другой - противоположно, и скорость уменьшается. Из закона Бернулли следует, что при увеличении скорости давление падает. Из-за этой разности скоростей возникает разность давлений, которая порождает силу, направленную перпендикулярно оси вращения и траектории полёта в сторону, где скорость потока выше. Смещается вбок и турбулентный след, внося свой вклад.

Таким образом, закручивая мяч в разные стороны, можно добиться изгиба траектории. Вратари, выбивая мяч, придают ему обратное вращение (ось горизонтальна, нижняя часть мяча движется от вратаря). В этом случае сила Магнуса представляет собой подъёмную силу, увеличивающую дальность полёта мяча. При штрафном ударе, перекидывая стенку, наоборот, стоит придать мячу верхнее вращение. Тогда, перелетев стенку, мяч быстро опустится вниз. Правда, таким ударом с земли владеют немногие.

Боковое вращение (ось вертикальна) заставит мяч пойти по дуге вправо или влево. Причём сразу после удара, пока скорость велика, благодаря турбулентному потоку вокруг мяча и малому лобовому сопротивлению мяч будет двигаться почти по прямой. При одной и той же скорости вращения на медленно летящий мяч действует бóльшая отклоняющая сила, чем на быстро движущийся мяч. Поэтому по мере замедления полёта мяча влияние эффекта Магнуса будет проявляться сильнее и изгиб траектории станет заметнее. Со стороны это выглядит так: сначала мяч летит прямо, а затем сворачивает.

Оценки показывают, что при скорости мяча 30 м/с и частоте вращения 10 об/с сила Магнуса на футбольный мяч составит около 3,5 Н. При массе мяча 450 г его ускорение будет примерно 8 м/с 2 . Пролетев за 1 секунду около 30 метров, такой мяч отклонится от прямой линии на целых 4 метра!

В интернете можно найти много видео с подобными ударами. Пожалуй, самый известный из них - штрафной удар бразильца Роберто Карлоса в матче с Францией в 1997 году. Карлос, обладавший очень сильным ударом, пустил мяч с расстояния 35 м со скоростью около 40 м/с (137 км/ч), закрутив его против часовой стрелки. Первый десяток метров мяч летел по прямой мимо установленной стенки и ворот, так что вратарь французов даже не сдвинулся с места, а мальчик, подбирающий мячи, который стоял в нескольких метрах от ворот, наоборот, пригнулся. Но затем скорость мяча снизилась настолько, что он перешёл в ламинарный режим. Значительно возросшая сила сопротивления замедлила полёт мяча и сделала значимым искривление траектории мяча эффектом Магнуса. Мяч повернул влево и попал в ворота под изумлённым взглядом вратаря.

Ещё один знаменитый удар, связанный с эффектом Магнуса, получил название «сухой лист». Исполняя его, футболист сообщает мячу вращение вокруг наклонной оси, что приводит к движению мяча по сложной траектории. Как правило, его использовали при подаче угловых, когда забить гол прямым ударом невозможно. При подаче углового «сухим листом» мяч сначала уходит вверх, перелетая игроков, и в сторону от ворот, а потом возвращается и в самом конце резко падает вниз за спину вратарю.

Физика ошибается, или Как бить по мячу?

И напоследок один маленький парадокс, показывающий опасность узкого взгляда на ситуацию. Каждый школьник старших классов из уроков физики знает, что, для того чтобы тело, брошенное под углом к горизонту, пролетело наибольшее расстояние, угол должен быть 45 о или близким к нему при учёте сопротивления воздуха. Однако наблюдения за футболистами показывают, что у них наибольшая дальность полёта мяча достигается при углах от 20 до 35 градусов. Неужели физика ошибается?

Вовсе нет! Всё дело, оказывается, в том, что анатомия человека не позволяет ему нанести сильный удар так, чтобы мяч полетел с земли под углом 45 о. Техника удара футболиста по мячу такова, что самый сильный удар, сообщающий мячу наибольшую скорость при достаточно большом угле вылета, как раз и приходится на указанный интервал углов. Несмотря на меньший угол, такая скорость обеспечивает бóльшую дальность полёта мяча, чем слабый удар, но под углом 45 о.

Математические досуги. Возвращаясь к напечатанному

Сколько лет футболисту?

Средний возраст 11 футболистов команды - 22 года. Во время игры один из игроков получил травму и ушёл с поля. Средний возраст оставшихся на поле игроков стал равен 21 году. Сколько лет футболисту, ушедшему с поля?

Футбольная арифметика

В первом матче футболисты «Звёздочки» забили в ворота противника половину мячей, забитых ими во втором матче, и ещё один мяч. Во втором матче они забили вдвое меньше мячей, чем в третьем матче, и ещё один мяч. В третьем матче они забили вдвое меньше мячей, чем в первом, и ещё один мяч. Сколько же всего мячей забили футболисты «Звёздочки» за три матча?

Дворовый футбол

В розыгрыше первенства района по футболу принимали участие шесть дворовых команд. Каждая команда встречалась с другими по одному разу. Первенство было разыграно в течение пяти суббот подряд, причём каждую субботу играли по три матча. В первую субботу «Орлёнок» выиграл с крупным счётом у «Метеора». Во вторую субботу «Орлёнок» победил «Искру», в третью субботу «Искра» выиграла у «Вымпела». В четвёртом туре «Ласточка» сыграла вничью с «Метеором».

С какой командой встречалась «Стрела» в последнем, пятом туре?

Задачи из журнала «Наука и жизнь» № 12, 1967 г.; №№ 3, 5, 1969 г.

Штрафные и угловые удары, в которых футболисту удается пустить мяч не по прямой, а по закрученной траектории, всегда привлекают внимание болельщиков, заставляя восхищаться мастерством игрока. Чего стоит один из самых эффектных голов в истории футбола, забитый в 1997 году бразильцем в матче против французов.

Тогда будущий игрок и директор махачкалинского «Анжи» и попал в ворота, хотя вратарь даже не сдвинулся с места.

Многие болельщики посчитали, что удар противоречил законам физики и попадание произошло случайно.

Ученым известно, что ключевым параметром, который отвечает за управляемость мяча, является гладкость его поверхности. Мяч «Джабулани», дизайн которого был разработан компанией Adidas к чемпионату мира 2010 года, был гладким. Грани нового мяча «Бразука», которым играют на мундиале-2014, более чем наполовину длиннее, что делает поверхность менее гладкой и полет более предсказуемым.

«В другую сторону» — дословно означает то,

что абсолютно гладкий и негладкий мячи, закрученные с одинаковой скоростью, будут отклоняться в разные стороны.

Дело тут не в случайности, а в эффекте Магнуса, который первым описал еще , наблюдавший за полетом теннисного мяча.

Этот эффект связан с тем, что разные стороны вращающегося в набегающем потоке воздуха мяча обдуваются с разными скоростями. Однако именно неровность его поверхности определяет то, в какую сторону будет закручиваться траектория мяча. Именно этому фактору посвящено исследование «Аэродинамика прекрасной игры».

«Эффект Магнуса может менять свой знак. Обычно люди не воспринимают этот факт», — говорит автор статьи.

Причина кроется в том, как вращающийся мяч увлекает воздух в так называемом пограничном слое. Чем грубее поверхность мяча, тем легче создать классический эффект Магнуса и отклонить закрученный против часовой стрелки мяч влево. «Пограничный слой может быть ламинарным (без перемешивания), когда течение воздуха плавное, или турбулентным, когда образуются вихри. Переход между режимами зависит от того, как быстро закручен мяч. А то, где этот переход случается, зависит от грубости поверхности, от того, как сшит мяч. Если вы поменяете узор секций, распределение давления изменится», — пояснил Буш.

То, что обратный эффект Магнуса почти не наблюдается в футболе, связано с тем, что мячи никогда не делают абсолютно гладкими. И если в таких видах спорта, как крикет и бейсбол, форма мяча строго регламентирована, дизайн футбольных мячей постоянно эволюционирует.

Еще один интересный эффект, разобранный в статье Буша, возникает, когда футболист запускает мяч с минимальным вращением. В этом случае мяч может лететь, покачиваясь влево-вправо. У бразильцев, играющих в футбол с младенчества, это называют pombo sem asa, или «голубь без крыльев».

Такое движение мяча, утверждает Буш, возникает из-за того, что смена режима обтекания в пограничном слое с обеих сторон мяча постоянно происходит в разных точках. «Мяч движется сообразно распределению давления, которое постоянно меняется», — говорит исследователь. Так летел мяч, запущенный в позапрошлую субботу итальянцем в матче против англичан. Его удар смутил вратаря, но мяч ударился о перекладину.