“真臭啊!”正在房间里做作业的小明被客厅里突如其来的一声大叫吓了一跳,笔都差点掉到地上。他推门出去一看,爸爸正坐在客厅沙发上,一边大力拍腿,一边指着电视机怒吼着。原来电视上正在转播一场重要的足球比赛,比赛已经进入下半场。看着屏幕上悬殊的比分,小明猜想,刚刚对方铁定是又进了一球。
小明回到房间,看着桌上的物理题,不由得开始想:足球运动员们的运动能力如此强悍,那他们踢出的球,得有多大力呀?
足球运动员的一脚有多大力?
通常,一只正规足球的质量为410~450 克,我们按450 克来计算。假设足球做的是匀速直线运动,再假设足球运动员踢出的球速为100km/h(有数据显示,C 罗的球速最高能达到约105km/h)。我们根据动能公式,可以计算出足球运动员脚下刚踢出的一记足球所具备的动能有164.025J。
足球运动员踢球时,我们假设脚对球的作用距离有10 厘米,根据动能定理,脚对球做的功等于球的动能增量,由此可以算出运动员这一脚的力度大概是1640.25N。
将这个力换算成重量单位的话,也就相当于167.26 千克力。也就是说,这看似普通一脚,力道足足有300 多斤。即使考虑地心引力和空气阻力而造成的能量损耗,如果人结结实实接上了这一球,也至少相当于吃了上百斤的一记重拳!
由此可见,在足球场上,出现各种受伤情况再正常不过了。比如在2018 年的意甲联赛期间,国际米兰的球星坎德雷瓦在一次强力射门中,将球踢向场边,击中一名工作人员的腰部,造成其内部出血。之后该工作人员不得不接受手术,移除了受损的脾脏。
头球力量就很弱吗?
那如果是头球,它的力量又有多大呢?
根据网络资料显示,C 罗的头球速度可以达到80km/h,当然,不可能人人C 罗,那么我们就打个折算50km/h 好了。应用同样的算法,可以得到头球的力度大概有428.49N。
显然,头球的力比脚球要小许多,但却仍然不能小瞧。如果你是名小球迷的话,想必你也知道,在争顶头球的过程中,还会发生两名球员头部相撞的情况,那这个时候的力道又会有多大呢?
我们假设头的重量大约为5 公斤,头球时头的速度约等于球的速度(即80km/h),和其他球员的碰撞时间为7 毫秒,那么根据动量公式就可以算出这个碰撞力大约为9857.14N,约等于1007.34 千克力。不得不说,这个力量可是相当惊人呀!
所以,在球场上,如果两名足球运动员争顶头球时结结实实撞正了,很容易发生脑震荡,甚至有可能会颅骨骨折!有数据显示,擅长头球的运动员更容易患有慢性创伤性脑病,这种病症会导致脑内神经细胞的死亡和退行性变。光是正常地用头顶有弹性的球都会造成这样的损伤,更何况是直接跟别人的头硬碰硬呢。
例如,在一场阿森纳对狼队的比赛中,阿森纳球员鲁伊兹与狼队的前锋希门尼斯在争顶头球时相撞,导致希门尼斯颅骨骨折,被紧急送院进行手术。而鲁伊兹的伤口经处理后,也缝了整整7 针。
所以你们在足球比赛中,有时会看到球员没有冲上去跟对方抢逼围(足球战术中的一种),就是因为在高速运动的情况下,突然的运动变向和相互撞击都很可能会对身体造成伤害。球员在没有十足把握的情况下,往往会选择保持一定的距离,避免不必要的身体接触,以减少受伤的风险。这种自我保护的行为是运动员在长期训练和比赛经验中形成的本能反应。
如果同学们也热爱踢足球,一定要把你学过的物理知识用起来,不要盲目追求力量和速度,而忽视了安全性。理解力学的原理,掌握正确的技术动作,再去享受足球带来的乐趣吧!