浅谈足球运动中的弧线球技术

1浅谈足球运动中的弧线球技术﹙2005届2班付永超12005243269﹚摘要：本文采用文献综述法，从物理学和生物力学的角度，对足球运动中不同情况下的旋转而产生的弧线问题进行分析和阐述。旨在为教学、训练和比赛提供一定的参考依据以及进一步加深对足球弧线球的认识和理解，为培训基层师资，在足球中普及弧线球技术提供理论依据。关键词：弧线球；流体；力学原理Abstract：Thisarticleusestheliteraturesummarylaw,fromthephysicsandthebiologicalmechanics'angle,inthedifferentsituationtheballrevolvingquestioncarriesontheanalysisandtheelaborationtothesoccersports.Forthepurposeoftheteaching,thetrainingandthecompetitionprovidescertainreferenceaswellasfurtherdeepenstothesoccerarcarmatureunderstandingandtheunderstanding,forthetrainingbasicunitteachers,popularizesthearcskillinballgamestechniqueinthesoccertoprovidethetheorybasis．Keyword：Arcarmature;FluidMechanics;principle0前言弧线球又称“旋转球”，是指当作用力没有通过球心时，球会产生相应的旋转，在空气阻力的作用下，旋转着的球将绕自身的旋转轴运行一段弧线距离，以及球在运行中将近球门或对方球员时急剧转弯的现象和如何骗过守门员破门的曲线运动。因此，旋转球成为了足球比赛中常用的破门和传球手段，特别是在定位球中，弧线球越来越显示了其重要性。随着现代足球运动的飞速发展，足球技术也随之复杂化、多样化、细腻化和高难度化。现代足球运动中最让运动员难以判断的旋转球，在足球比赛中应用愈加广泛，而且作用越来越重要。例如：运动员可用弧线球传球绕过防守队员；定位球可用弧线球绕过人墙直挂球门死角而赢得比赛等等。本论文采用文献综述法，对弧线球进行分析，认为认识、运用相关的生物力学知识和教学训练中采用合理的方法手段是提高这一技术动作的有效途径。并从理论上加深对弧线球的理解和分析，从实践上加强对弧线球的运用和操作，以提2高和改进弧线球在比赛和训练中的作用和普适度，更好地增加足球运动的观赏性可能性，以及人们对足球的喜爱和足球的普及程度。1足球弧线球的概述现代的足球运动正朝着全面、快速的方向发展，各国球队都视定位球为一重要的得分手段。在各种定位球中，弧线轨迹的定位球更具威力，它飞行轨迹呈香蕉形，俗称“香蕉球”。它是由于脚外侧、内侧和正面与球不同的接触，使球在飞行时产生了不同方向的旋转而形成的。踢得好的“香蕉球”应是速度快，旋转性强，罚球时能绕过人墙，并以刁钻的角度送球入网。在第十二届世界杯足球赛中，法国队在同奥地利队的比赛中，一个队员踢出的“香蕉球”绕过了人墙，从球门的远角破网，奠定了法国队的胜利，“香蕉球”的威力由此可窥一斑。因此从第十二届世界杯赛后，足球运动中普及了弧线球技术，使球的飞行路线变化莫测，球能绕过人墙，以刁钻的角度入网，令门将防不胜防。因弧线球有强烈的攻击性和巧妙的隐蔽性，各国球队视为重要的得分手段。关于弧线球的力学原理和技术要领，国内均进行了大量的研究。其中，李树屏在大学教程《运动生物力学》一书中就体育运动中的流体力学的各种问题阐述了足球旋转球的产生及运动轨迹。他指出在流体中运动的球体如果有旋转时，将会做一种曲线运动[1]；哈尔滨工业大学的刘大为在《大学物理》中就球体飞行轨迹异常的探讨，指出球体在空气中飞行运动，产生旋转会发生抛物线运动所不涉及的水平方向上的曲线运动的原因是球体的旋转与球体所穿过的空气有关，空气属于流体，而足球要在流体中运动就必然会发生一些变化[4]。关于弧线球的研究，最值得注意的是江西师范大学的研究生熊志锋，对世界著名足球运动员，前英格兰队长贝克汉姆的贝氏弧线球技术，运动生物力学特征及竞技能力的分析探索出贝克汉姆弧线球技术的技术特点与规律[8]，为进行贝克汉姆式的训练、比赛和研究世界先进的弧线球技术的发展提供借鉴。由此，可以看出对于弧线球的研究涉及多个方面，而弧线球在各类比赛中的重要性都是显而易见的。下面我将对弧线球进行简要的分析和综述。2弧线球的生物力学分析2.1踢球动作的力学概述在现代足球运动中，旋转球在运动过程中轨迹发生弯曲的技术特征被人们3逐步认识和重视，成为比赛中用于绕过防守屏障进行战术配合或直接射门得分的特殊手段。比赛中常见的弧线球有抽踢的前旋球、搓踢的回旋过顶球以及侧旋球﹙内旋球和外旋球﹚、侧回旋球和侧前旋球等。球的旋转能有效地克服空气阻力，使球保持稳定的飞行。在空气中飞行的球体，若本身不产生旋转，它所受到的空气阻力将随着球速的增大而增大。足球的相对质量较小，而其截面积较大。因此，球体在空间飞行时要受到很大阻力的影响，尤其是足球较远距离的运行更是如此。一般情况下，球体飞行速度相对于空气流速要小，球体的表面与空气气流的摩擦作用效果也小。球体向着运行方向飞行，前后两部分区域的压强差不显著，也就是说，气流经过球面滑过后还能保持稳定的流动，这时产生的阻力并不大。但在实践中，一般球的运动速度较大，尤其是随着足球运行距离的增加，球速也将增大，这时球体表面与气流的摩擦作用的效果也较显著，紧靠球体的气流与球面之间的空隙将很容易遭到破坏。当气流经过球体踢离点时，会产生很大的偏离原来气流方向的流线,使球体的后部区域内产生较大的旋转气流，从而使球体的前后两部分之间存在着显著的压强差，球体也将受到很大的阻力作用，使足球的飞行轨迹在很大程度上产生偏离。若在踢球时给球体一个适当的力，使球体在飞行过程中产生一定的旋转，由于空气粘滞性的作用以及球体表面并非绝对光滑，在球体旋转时，将带动球体外表面附近的一层气体粒子，这层气体粒子产生与球体的旋转方向一致的力，在与气流的相互作用下，减弱或破坏球体后部区域的旋转气流，使球体周围的气流产生变化，能有效地减小空气对足球的阻力，从而使球保持较稳定的飞行状态，有利于控制飞行轨迹和出脚方向，提高射门或传球的效率。2.2旋转球所受的力对旋转球可以根据力的平移法则来认识，既偏离球心的作用力﹙L﹚将产生使球旋转的力矩M与平移的力F′﹙图1﹚图1力臂4根据力学原理：旋转力矩M=作用力﹙F﹚×力臂﹙L﹚。由此可以看出，球旋转的强弱主要取决于作用力的大小以及力臂的长短。所谓力臂是指球心与作用力不变的条件下，力臂越长，则旋转力越大，反之则越小。作用在弧线球上的力有重力W，空气阻力F=cρAV2/2(1)，空气阻力矩，马格努斯力L=8πρωa3v/3，为了运算方便，引入系数K=cρA/2，G=8πρωa3v/3，则F=kv2(2)，L=Gv[3]。对球心的空气阻力矩较小，可忽略不计。于是由动量距守衡可得ω=ω0由(2)式知足球所受的空气阻力与它的平动速度的平方成正比，该阻力的影响使得足球的平动速度减小较快。另一方面，由于内摩擦力作用，空气施于球体内摩擦力矩与空气粘滞系数、角速度梯度成正比。空气粘滞系数很小，因而内摩擦力矩使球体旋转角速度减小很慢。当球旋转着前进时由于空气粘性，紧靠球表面的空气附着球表面随球一起旋转，在球周围的附着面产生环流。如图2所示。图2过球心的水平截面空气流线分布图其中浙江师范大学的隆葛棋在“足球运动规律的探讨”中就运用马格努斯效应和空气阻力对球飞行的影响给出了弧线球的运动规律并指出了弧线球的飞行轨迹是一条空间曲线[6]。旋转球在空中运动时，会带动球体周围的空气随球体表面转动形成的环流，并对球体产生一定的压力，而导致球体周围相应的气压差异，压力的大小遵循伯努利定律：“流速越快，压力越小；流速越慢，压力越大”[3]﹙图3﹚。如果前旋转球在运行中，球体上沿的气流因逆空气阻力导致流速减慢，而下沿的气流则与迎面气流方向一致而加快流速。因而产生上沿大、下沿小的压力差。图3伯努利定律示意图52.3弧线球的运动规律当物体旋转时，会带着与它直接接触的那部分流体一起旋转。这部分流体又会对相邻的流体产生同样的影响，这样物体就得到一个跟它一起旋转的附面层。如图4所示，A和B分别代表球及其附着层的旋转方向。球左边附面层中空气的方向与气流方向相同，而右边方向则相反。这种方向的差异，导致球的两边压力不同。在左边即附面层的空气与气流方向一致的一边，会形成一个低压区域，而另一边则形成高压区域。球两边压力差的净结果是球受到一个从右向左的合力作用，这个合力使球偏离直线运动路线。图4球的旋转造成球体两侧压力差使球偏离直线飞行旋转球前进时，球体急剧旋转，在空气阻力作用下形成球体两侧压力差，它由前进速度和偏向速度(压力差形成的)在空气阻力影响下形成的合速度所构成。李富全曾在河北体育学院学报中指出：在空气流速一定时弧线曲率基本上可分为三种(见图5)：(1)球运行的前半程前进速度总是比旋转速度快，弧线曲率小，表现为球的轨迹较平直。(2)如果球的偏向速度一定时，加快球的前进速则它的弧线曲率相对小些。(3)如果球的前进速度一定时，加快球的偏向速度则它的弧线曲率相对大些。图5空气压力差对球旋转方向的影响6从球的运动轨迹上可以看出，前半程弧度小，后半程的弧度大，球的前移距离缩短，球的坠落速度加快。同理，内旋球和外旋球由于球体周围的气流是环绕其纵轴运动的，因而球体两侧的空气流速不平衡导致压力差的存在，使球的运动轨迹向压力小的一侧弯曲，而形成内旋球或外旋球。在比赛中，根据具体情况需要不同的弧线曲率,当做短传或近距离“巧射”时，要使球的弧线轨迹明显弯曲出现早些，弧线曲率相对大些，为此踢球时应以小腿摆动为主，有良好的加转动作，也就是根据球要达到的目的地选择合适的转动动作；当做长传远射时，则要保证足够的前进速度，弧线轨迹明显弯曲可出现晚些，弧线曲率相应小些，为此，踢球时应以大腿带动小腿摆动，以增加踢球力量，并“追综球”增加接触时间，对球追加用力，以取得良好的效果。总之，在常规情况下﹙排除风力及其他影响﹚，弧线球的成因须具备两个基本条件：一是球必须旋转；二要与空气阻力发生作用。当作用力偏离球心时，球便会产生相应的旋转，并由压力大向压力小的一侧产生一定距离的弧线位移，从而形成所谓的弧线球。3弧线球的技术分析大量实践表明，旋转球需要很强的技术性，在训练和比赛中当一个旋转球绕过防守队员或守门员时所画出的完美弧线，使人在视觉和感觉上产生强烈的刺激，因此，可以说旋转球也具有较强的观赏性，往往会使人产生意想不到的结果。从足球变成全人类共同喜欢的运动以来，人们一直致力于弧线球的研究，并借助乒乓球和排球的旋转问题和力学特性来探讨足球弧线球的产生和技术特点。下面将对足球弧线球的技术特点进行综合分析，希望能为大家进行教学和训练提供一定的帮助。传球和射门的准确性取决于支撑脚和摆动腿的方向以及踢球部位。而弧线传球支撑脚的方向可偏离传球方向，摆动腿弧线摆动触球时脚腕抖动，踢球的作用力不通过球心。在快速奔跑中采用弧线传中球，传球的支撑脚不需要调向传球方向，利用脚内侧传球，摆动腿带有向内划弧动作，将球包住传向所传目标，这样便于传球后做下一个动作。而采用一般脚内侧传中，在快速奔跑中需要很大的制动来调节支撑脚指向传球方向，当球速快时，踢准触球部位比较难，如果传球位7置和摆动腿以及所传的目标不在一直线时，球就传不到位。既然弧线球传球的作用力不通过球心，传出的球产生旋转并且绕自身的旋转轴沿弧线运行，球既有一定程度的旋转，又有一定距离的位移。因此，在进行传弧线球时要利用其旋转控制传球方向和球速，使其能很好达到训练或比赛中要达到的效果。4小结在足球实践中，可通过反复练习，如调整踢球力量、作用力方向或击球点等，来体会弧线球运行轨迹的变化特点和规律，但仍需要从理论上加深认识，这是掌握和运