مانند هر جام جهانی، در رویداد مهم فوتبالی جهان در قطر بازیکنان از یک توپ جدید استفاده می کنند و آخرین چیزی که تیم ها می‌خواهند بدانند این است که مهمترین وسیله در مهمترین تورنمنت فوتبالی جهان چه رفتار غیرمنتظره‌ای خواهد داشت.
به گزارش تکناک، تلاش زیادی برای اطمینان از اینکه هر توپ جدید جام جهانی برای بازیکنان آشنا باشد، انجام میشود و این موضوع توسط یک محقق فیزیک مورد بررسی قرار گرفته است.
جان اریک گاف استاد دانشگاه لینچبورگ است که فیزیک ورزش را مطالعه می کند. از دید گاف علیرغم مناقشات پیرامون فساد و مسائل حقوق بشری ، جام جهانی امسال، هنوز هم زیبایی هایی از علم و مهارت فوتبال را در خود دارد.
وی به عنوان بخشی از تحقیقات خود، هر چهار سال یک بار توپ جدید جام جهانی را تجزیه و تحلیل میکند تا ببیند چه چیزی در مرکز زیباترین بازی جهان قرار گرفته است.
جریان آشفته و آرام توپ چیست؟
بین شوت های روی دروازه، ضربات آزاد و پاس های بلند، بسیاری از لحظات مهم یک بازی فوتبال زمانی اتفاق می افتد که توپ در هوا است. بنابراین یکی از مهمترین ویژگی های توپ فوتبال نحوه حرکت آن در هوا است.
همانطور که یک توپ در هوا حرکت می کند، یک لایه نازک از هوای ساکن به نام لایه مرزی قسمتی از توپ را احاطه میکند. در سرعت های پایین، ، قبل از اینکه هوای جاری از سطح جدا شود، این لایه مرزی فقط نیمه جلوی توپ را می پوشاند. در این حالت موج هوای پشت توپ تا حدودی منظم است و به آن جریان آرام می گویند.
با این حال، هنگامی که یک توپ به سرعت در حال حرکت است، لایه مرزی دورتر به دور توپ تشکیل می شود. هنگامی که جریان هوا در نهایت از سطح توپ جدا می شود، این کار را در یک سری چرخش های آشفته انجام می دهد. این فرآیند جریان آشفته نامیده می شود.
فیزیکدانان هنگام محاسبه میزان نیرویی که هوای متحرک به یک جسم متحرک به نام درگ وارد می کند، از اصطلاحی به نام ضریب درگ استفاده می کنند. برای یک سرعت معین، هرچه ضریب درگ بیشتر باشد، جسم کشش بیشتری احساس می کند.
به نظر می رسد که ضریب درگ توپ فوتبال برای جریان آرام تقریباً 2.5 برابر بیشتر از جریان آشفته است. اگرچه ممکن است غیرمنطقی به نظر برسد، زبر کردن سطح توپ جدا شدن لایه مرزی را به تاخیر می اندازد و توپ را برای مدت طولانی تری در جریان آشفته نگه می دارد. این واقعیت فیزیک ( اینکه توپ‌های زبر احساس کشش کمتری می‌کنند) دلیلی است که توپ‌های گلف چال‌دار با نیروی ثابت مسافت بسیار دورتر از توپ‌های صاف میتوانند پرواز کنند.
وقتی صحبت از ساخت یک توپ فوتبال خوب می شود، سرعت انتقال جریان هوا از حالت آشفته به آرام بسیار مهم است. این به این دلیل است که وقتی انتقال جریان هوا از حالت آشفته به آرام اتفاق می افتد، سرعت توپ به طور چشمگیری کاهش می یابد. اگر جریان آرام با سرعت خیلی زیاد شروع شود، سرعت توپ بسیار سریعتر از توپی که جریان آشفته را برای مدت طولانی تری حفظ می کند، کاهش می یابد
تکامل توپ های جام جهانی
آدیداس از سال 1970 توپ‌هایی را برای جام جهانی عرضه کرده است. تا سال 2002، هر توپ با ساختار نمادین 32 پانل ساخته میشد. 20 پانل شش ضلعی و 12 پانل پنج ضلعی به طور سنتی از چرم ساخته می شد و به هم دوخته می شد.
دوران جدیدی با جام جهانی 2006 آلمان آغاز شد. توپ سال 2006 که Teamgeist نام داشت، از 14 صفحه صاف و مصنوعی تشکیل شده بود که به جای دوخت، با حرارات به یکدیگر متصل شده بودند. شیوه ساخت توپ باعث میشد که آب در روز های بارانی به توپ نفوذ نکند.
ساخت یک توپ از مواد جدید، با تکنیک های جدید و با تعداد پانل های کمتر، نحوه پرواز توپ را در هوا تغییر می دهد. در طول سه جام جهانی گذشته، آدیداس سعی کرد بین تعداد پانل، ویژگی‌های درز و بافت سطح تعادل ایجاد کند تا توپ‌ها ویژگی های آیرودینامیک مناسب تری داشته باشند.
توپ هشت پانل جابولانی در جام جهانی 2010 آفریقای جنوبی دارای پانل های بافتی بود تا درزهای کوتاه تر و تعداد پانل های کمتر را جبران کند. علیرغم تلاش‌های آدیداس، جابولانی توپی بحث‌برانگیز بود و بسیاری از بازیکنان از کاهش ناگهانی سرعت آن شکایت داشتند. وقتی تیم تحقیق توپ را در یک تونل باد آنالیز کرد، متوجه شد که جابولانی در کل خیلی صاف بود بنابراین ضریب درگ بالاتری نسبت به توپ تیم 2006 داشت.
توپ های جام جهانی برزیل در سال 2014 ( برازوکا ) و روسیه در سال 2018 ( تل استار 18 ) هر دو دارای شش پانل با شکل عجیب بودند. اگرچه آنها بافت سطحی کمی متفاوت داشتند، اما عموماً زبری سطح کلی یکسان و بنابراین خواص آیرودینامیکی مشابهی داشتند. بازیکنان عموماً Brazuca و Telstar 18 را دوست داشتند، اما برخی از تمایل Telstar 18 به ترکیدن بی دلیل شکایت داشتند.
توپ الریهلا 2022
توپ جدید جام جهانی فوتبال قطر، الریهلا نامگذاری شده است.Al Rihla با جوهر و چسب پایه آب ساخته شده و شامل 20 پنل است. هشت پنل به شکل مثلث‌های کوچک با اضلاع تقریباً مساوی هستند و 12 تای آنها بزرگ‌تر هستند و شکلی شبیه به مخروط بستنی دارند.
به جای استفاده از بافت های برجسته برای افزایش زبری سطح مانند توپ های قبلی، Al Rihla با ویژگی های گودی مانند پوشیده شده است که سطح آن را در مقایسه با مدل های قبلی صاف تر کرده است. البته برای جبران این صافی ، درزهای الریهلا گسترده‌تر و عمیق‌تر هستند.
در این استا محققان در ژاپن چهار توپ اخیر جام جهانی را در یک تونل باد در دانشگاه تسوکوبا آزمایش کردند.
هنگامی که جریان هوا از جریان آشفته به جریان آرام تغییر می کند، ضریب درگ به سرعت افزایش می یابد. هنگامی که این اتفاق برای یک توپ در حال پرواز رخ می دهد، توپ ناگهان افزایش شدیدی در کشش را تجربه می کند و به طور ناگهانی سرعت خود را کاهش می دهد.
اکثر توپ‌های جام جهانی که آزمایش شد، این انتقال را تقریباً با سرعت 58 کیلومتر در ساعت انجام دادند. همانطور که انتظار می رفت، جوبالانی با سرعت انتقالی حدود 82 کیلومتر در ساعت این انتقال را انجام میدهد. با توجه به اینکه بیشتر ضربات آزاد با سرعتی بیش از 97 کیلومتر در ساعت زده میشود، منطقی است که بازیکنان احساس کنند جابولانی کند است . Al Rihla دارای ویژگی های آیرودینامیکی بسیار شبیه به دو مدل قبلی خود است و ممکن است حتی در سرعت های پایین تر کمی سریع تر حرکت کند.
هر توپ جدید با گلایه هایی از سوی کسی مواجه می شود، اما علم نشان می دهد که فوتبال بازی کردن با الریهلا باید برای بازیکنان در جام جهانی امسال احساس خوشایندی به همراه داشته باشد.
