香蕉球的奥秘

当足球在空中飞行时，它的轨迹受多种因素影响，包括：风向、风速和气压。当球员踢球的时候，阻力和球所受的力都会影响球的运行轨迹，尤其是在球旋转的时候。球的转速是造成球运行轨迹侧向弯曲的重要因素，旋转速度越高，左、右两边气压差距越大，弧度也会更大。为此，一些运动鞋供应商就球员踢球时的脚和足球的应力及变形情况进行建模和精确计算，研究控制球飞行的物理参数，设计出既能避免脚部受伤又能踢出大弧度香蕉球的足球鞋。

“香蕉球”为什么会以弧线的形状飞行？这可以用流体力学的知识来解释。在无粘不可压缩流体中的运动旋转圆柱会受到侧向的升力，它使圆柱产生横向运动。向前运动的球在以顺时针方向旋转时，左侧由于迎着气流运动，受到的空气摩擦力会更大。这就使得足球左侧受到的压力比右侧更大，足球在压力平衡的作用下便会朝右偏。如果足球以逆时针方向旋转，则相反。

“香蕉球”又分内弯香蕉球和外弯香蕉球。踢香蕉球时运动员并不是拔脚踢足球的中心。要踢出外弯香蕉球，球员要站在皮球近侧，提腿时锁紧脚跟，脚尖向下。在击球过程中运动员顺势扭身摆腿借助扭腰的动作增加脚步与皮球之间的摩擦力，利用脚外侧抽击皮球偏内1/3处把球“搓”起来。球受搓后，足球两侧空气的流动速度不一样，一边流速大，一边流速小。根据流体力学种的伯努利原理，空气对球的压强也不一样，球两侧的空气产生了一个横向的压力差，从而使球发生侧向偏离，于是球就沿一条弯曲的弧线运行。踢球力度越大，球运动曲线的弧度越大。

为了从理论上说明“香蕉球”的原理，我们把球的旋转分解为铅垂面内的旋转和水平面内的旋转，由于铅垂面内的旋转仅仅改变球落点的远近，所以我们仅讨论外弯香蕉球在水平面内气流相对运动的流动方向及球自旋引起的球附着的空气流动方向。这两个速度叠加的结果使得球左侧的压强比右侧的压强大，从而产生一个向右作用的压力使足球向右侧偏离出球的方向。

科学家把这种现象叫做马格努斯效应。这个效应是德国科学家H.G.马格努斯于1852年发现的，故得名。在静止粘性流体中等速旋转的圆柱，会带动周围的流体作圆周运动，流体的速度随着到柱面的距离的增大而减小。这样的流动可以用圆心处有一强度为的点涡来模拟。于是马格纳斯效应可用无粘性不可压缩流体绕圆柱的有环量流动来解释。

从香蕉球想开去

网球、乒乓球中的“弧圈球”等，球体在飞行中强烈旋转，轨迹呈曲线状，着地后会向其他方向反弹，使对方无法防守，也是可用此理论加以解释的。“弧圈球”其实是另一种弯曲度向下的“香蕉球”。当对方来球下降时，让手中的挥拍速度达到最大值。击球瞬间通过“用手腕拧球”，尽量将球“吸”在胶皮上，使摩擦力大于撞击力。这样打出的急剧上旋球便会产生马格纳斯效应，球的飞行路径即“第一弧线”向下拐弯，弹起后的“第二弧线”则低沉平直，并急剧前冲和迅速下坠，令人难以招架。弧圈型上旋球是日本人中西义治从拉攻技术中分离出来的。20世纪50年代，欧洲削球曾经雄霸世界乒坛，别尔且克、西多等名将的“加转球”号称“只有起重机才能拉得起来”。而日本运动员发明的弧圈型上旋球却在20世纪60年代大破欧洲削球高手组成的联队。经过多年变革和演进，今天的弧圈球已经成为世界乒坛最富攻击力的主流技术。

比赛中香蕉球的运用

在比赛中,踢出一个准确无误的弧线球是不容易的,必须抓住技术这一重要环节,反复练习。据临场需要,中近距离传射时,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;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,弧线曲率相对小些,为此,踢球时应以大腿带动小腿摆动,以增加踢球的力量,并“追踪球 ”增加接触时间,对球追加用力,使球尽量获得较大的冲量,有利于出球轨迹前半程较平直而后半程出现弧线明显弯曲,提高隐蔽性,使绝技得以奏效。

人体血管中，管壁邻近存在一个血细胞较少的血浆层，而血细胞等有形成分随血流运动时有趋轴现象。对这个现象进行分析的一种观点是考虑到有形成分在剪切流场中将旋转，根据马格努斯效应，他们受到指向管轴的横向力作用，从而向轴漂移。但马格努斯效应是在无粘性流体力学理论框架下分析的，对于粘性血流它是否仍然存在，还要进一步加以讨论。同样的现象，在工业管道中以液体输送颗粒物体时也存在。