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从力学的角度更正一些关于足球的错误报道

已有 6646 次阅读 2012-2-12 22:19 |系统分类:观点评述| 足球, normal, 高尔夫球, 国际足联, 合格标准

        国际足联核准合格标准规定,足球重量介于420-445克之间。这个重量与高尔夫球等“小球”的重量相比,要大许多倍。从能量的角度,要使大质量物体获得很高的速度,比小质量物体达到同样速度所需要的能量更大。因此,在球都是由人力加速的前提下,足球的速度绝不可能比小球还快。

       目前,已经通过精密仪器测得的体育运动中最快的球是高尔夫球,其速度记录是328千米/小时。而对足球的球速的报道,很多都是错误的,最高的速度的版本是足球运动员大脚开球,可以使球以150米/秒(相当于540千米/小时)的速度飞出。还有一种最常见的速度版本是说罚点球时,从球离开罚球球员的脚到进入球门只需要0.10秒的时间(点球的飞行距离是9.15米,如果是这样的话,平均飞行速度是91.5米/秒,相当于时速329.4千米)。

        通过我的研究分析,我发现比较可信的关于足球速度的数据是如下的数据:

        2006年12月的葡萄牙超级联赛,一位名叫罗尼的球员,这位前科林蒂安斯左后卫目前效力于里斯本竞技,在对纳瓦队的葡萄牙超级联赛中,罗尼踢出的任意球时速高达222公里,葡萄牙媒体证实,这是有史以来足球场上时速最快的一个任意球进球。

          其他一些比较可信的数据排名:

1、大卫-希尔斯特:114英里/小时(约合182公里)、1997年9月16日谢周三对阿森纳

2、贝克汉姆:97.9英里/小时(156公里)、1997年2月22日曼联对切尔西

3、特雷泽盖:96英里/小时(153公里)、1998年3月19日摩纳哥对曼联(冠军杯)

4、里切-汉普赫雷斯:95.9英里/小时(153公里)、1996年8月17日谢周三对维拉

5、勒蒂舍尔:86.8英里/小时(139公里)、1997年1月18日南安普敦对纽卡

 6、阿兰-希勒:85.8英里/小时(137公里)、1997年2月2日纽卡对莱斯特

7、罗伯特-卡洛斯:85.2英里/小时(136公里)、2001年11月3日巴西对法国

8、图盖:84.2英里/小时(135公里)、2001年11月3日布莱克本对南安普敦

9、马丁斯:84英里/小时(134公里)、2007年1月14日纽卡对热刺

10、贝克汉姆:80.5英里/小时(128公里)、1996年9月4日曼联对德比郡

 

        为什么更快的速度不可信呢?下面从力学角度解释一下:

        A. 150米/秒是什么概念?

      解答:这个速度与气枪子弹的速度几乎一样。最常见的气枪子弹的质量不到1克,它以这样的速度飞行击中一棵树,可以射入树皮之内达1-2厘米深。设想质量400多克的足球以这样的速度飞行,击中人体,其破坏力将有多大?我们可用动能法分析一下。按足球质量440克计算,飞行速度150米/秒,其动能可达4950焦耳。这样大的能量,相当于把一个体重60千克的人从地面升起,并升高8米多的能量。一个440克的足球里,如果有这样大的动能,击中人体,最好的情况也是重伤了。

        

            B. 罚点球时的平均速度91.5米/秒是什么概念?

            解答:这还只是平均速度,还没考虑空气阻力。如果点球真的要在0.1秒就飞进球门,其初速度必须更大,这样才能克服空气阻力,使平均速度达到91.5米/秒。实际上,这个速度相当于目前最先进的复合弓射出的箭的速度,这种箭质量仅几十克,却可以射穿高压锅的锅底,或者在100米开外射入一棵大树中达好几厘米深。如果400多克的足球以这样的速度飞行,击中球员的话,多半也是重伤以上的伤害。

 

          可信的记录222千米/小时是什么概念?

          解答:这个速度约为61米/秒。也是个很可怕的速度。如果一个物体可以不受空气阻力,并以45度角以这个速度在地球表面上抛出,可以飞出将近400米。但足球要受到空气阻力,所以就飞不了这么远,一般也就能飞60-70米。但这个速度是人类体力极限能达到的。具体理由如下:足球质量虽然不小,但人腿的质量远大于足球,因此踢球时可以假设人腿碰到足球后速度不发生变化(这是最理想的情况)。人的肢体末端的最快能够达到的速度大约就是100千米/小时,与足球发生碰撞,如果是理想情况足球会以同样的速度从脚上弹开,这样足球能够达到的最大速度大概就是100+100=200千米/小时。222千米/小时的速度和200千米/小时还是比较接近的,说明罗尼的脚力超乎常人,它踢出的脚的最高速度至少超过了111千米/小时。如果足球是以这样的速度飞出,并考虑空气阻力,罚个点球飞入球门基本上也要0.2秒。 计算一下222千米/小时足球的动能:这个值是819焦耳,也相当于是把一个60千克的人抬高1.3米的能量。被这样速度的足球击中,如果不是在要害部位的话,兴许可以不用去住院,但至少也得痛苦几天了。

    

       一般人能够踢出的足球的速度有多大?

       根据我的估计:一个中国的高中生踢出的球速度最大也就25米/秒(90千米/小时),中国大学里踢足球比较好的,受过一定训练的足球队员,踢出的球的速度一般也就在30米/秒(108千米/小时),很难超过35米/秒(126千米/小时)。以这些速度罚点球,并考虑空气阻力的话,一个中国高中生罚的点球在9.15米距离的飞行时间大概是0.40秒,大学里踢球比较好的同学罚的点球的飞行时间大概是0.35秒,顶尖的大学校队球员罚的点球的飞行时间也几乎不可能小于0.3秒。



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