Harte Beweise: Wie wird die 2014 Ball effet WM? (Op-Ed)



Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Die Publikation beigetragen Artikel Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Mittlerweile gibt es nur ein paar Monate bis das größte Sportereignis des Jahres 2014 – die FIFA WM in Brasilien – und Fragen werden gestellt. Werden die Stadien fertig sein? Sind die Flughäfen bereit für die Massen?

Aber eine Sache erhebt sich über alle anderen – und auf das Schicksal der Cup selbst auswirken kann: wie wird die Kugel durch die Luft bewegen?

Die Worte "Liebe mich oder mich zu verlieren" erscheinen neben Adidass neue Fußball-WM – die Brazuca – auf Plakaten der Welt über. Sie bitten den Leser, die Fußball für das, was es zu akzeptieren und möglicherweise eine subtile Anspielung auf die Kontroverse, welche die Brazuca Vorfahren verbissen: Jabulani und Teamgeist.

Seit 1970 hat sich jeder Fußball-WM von Adidas, eine ideale Gelegenheit, die neuesten Entwicklungen im Kugel-Design und Technologie zu präsentieren. Im Jahr 2006 nahmen sie eine radikale Abkehr von der Norm mit den Teamgeist. Traditionell wird ein Fußball aus 32 Tafeln von hand zusammengenäht erstellt. Der Teamgeist hatte 14 Tafeln, die zusammen mit Hitze (thermisch verklebt), geklebt wurden, was in einer Kugel mehr "Marmor-Like" als frühere Generationen.

Die Änderung war nicht nur ästhetische. Spieler mit dem Ball klagte über Fehlverhalten im Flug. Für die nächste Weltmeisterschaft (Südafrika, 2010) Adidas hatte den Ball – der Jabulani – die nur acht thermisch geklebte Platten hatte erheblich umgestaltet. Leider war die Kritik an den Ball, wenn etwas lauter als er vier Jahre zuvor gewesen war. Viele Trainer und Spieler gegenüber den Jabulani, ein Beach-Ball, die unvorhersehbar ausbricht.

Was, wenn überhaupt, ist schief gelaufen? Und wird das gleiche Schicksal begrüßen den neuen Ball Brazuca, hat nur sechs Polyurethan-Platten? Viele der Widerhaken, die darauf abzielen, die früheren Fußbälle kommentiert ihre unnatürliche Leichtigkeit – daher sind die häufigen Vergleiche zu Wasserbälle – aber der Teamgeist und Jabulani direkt unter die Masse Höchstgrenze von 445g (die untere Grenze ist 420g).

Ihre radikalen Design unterscheidet sich von einer standard genähte Fußball auf zwei Arten. Erste, weniger Platten bedeuten kürzere Nähte. Durch meinen eigenen Messungen hat einen 32-Panel-Fußball eine Nahtlänge von rund 405cm, im Vergleich zu 345cm auf den Teamgeist und 203cm auf den Jabulani. Zweite, thermische Bindung erstellt ein viel niedrigeres Profil der Naht. Ein Laser-Scan von der Oberfläche der Jabulani und eine genähte Fußball zeigt, dass die Naht mehr als doppelt so tief wie der Jabulani ist. Das schwimmende, Beach-Ball-wie Verhalten von diesen Fußbällen ist nicht, weil sie Licht sind, sondern weil sie glatt sind.

Luft strömt über einen glatten, eleganten Objekt, es schmiegt sich an die Oberfläche bis es es völlig übergangen hat, schaffen sehr wenig ziehen. Luft strömt über einen Ball verhält sich anders, es trennt von der Oberfläche, die Schaffung eines Raums des Niederdruckes dahinter – ein Weckruf. Die Niederdruck-Region erstellt Widerstandskraft und verlangsamt den Ball. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der Luftstrom glätten (laminar) und trennt früh, eine große wecken und relativ hoch ziehen Kraft. Die Luft mit zunehmender Geschwindigkeit wird noch chaotischer (stürmisch) was hilft es, den Ball länger, die Verkleinerung der Totenwache und Senkung der Widerstandskraft Stock.

Entscheidend ist, stören die Nähte eines Fußballs die Luft helfen, geben "low Drag" bei niedrigen Drehzahlen. Ein perfekt glatter Fußball wäre unspielbar; hohes Maß an ziehen würde das Verhalten des Balles radikal verändern. Darüber hinaus kann bei bestimmten Geschwindigkeiten ein Ball glatt und chaotischen Luftstrom über verschiedene Gebiete der Oberfläche! Resultierende asymmetrische Gefolge schafft eine Ungleichgewicht von Kraft, den Ball in eine bestimmte Richtung zu drängen. Während Cricket und Baseball-Spieler diesen Effekt nutzen um Schwung zu erstellen, tritt im Fußball der Effekt bei Geschwindigkeiten zu niedrig, um nützlich zu sein.

Die folgende Abbildung zeigt dem Verhalten ziehen von einem 32-Panel-Fußball es geringen Luftwiderstand bei etwa 60 km/h tritt an welcher Stelle die chaotische oder glatt ausweichen meist nicht verfügbar ist. Schlenker im Fußball wird durch Drehen der Kugel erzeugt.

Die Art der Aufnahmen, die Probleme verursacht, 2006 und 2010 waren flach, weil der Ball hatte sehr wenig Spin. Der Ball schien, unvorhersehbar, plötzlich ausweichen und Richtungswechsel zu bewegen. Durch die Kugeln Glätte könnte chaotisch oder glatten Luftstrom zu Ballgeschwindigkeit erlebt während der Aufnahmen und Freistößen auftreten. Darüber hinaus bewirkt, dass niedrige Spin die einwirkenden Kräfte auf den ball zu schnell und unvorhersehbar, Richtungsänderung führt zu instabilen Flug. Dies entspricht einer bestimmten Tonhöhe im Baseball "Knuckleball" genannt.

Dieser Effekt kann auftreten, mit anderen Fußbälle aber wichtiger ist, die erhöhte Laufruhe der Jabulani und Teamgeist machte es immer häufiger auftreten, mit Geschwindigkeiten, die regelmäßig im Spiel erlebt.

Werden die neuen Brazuca in gleicher Weise Verhalten? Es gibt ein paar Gründe, warum ich nicht erwarten, die gleiche Menge an Kontroverse bei dieser WM. Obwohl die Brazuca die gleichen thermischen Klebetechnik früherer Generationen verwendet wird, sind die Nähte sehr viel tiefer. Dies ist offensichtlich im Umgang mit den Ball und ein Laserscan zeigt eine Tiefe von 1,56 mm, 50 % tiefer als unser 32-Panel-Ball und dreimal tiefer als der Jabulani.

Mit sechs Tafeln hat die Brazuca die wenigsten Platten Fußball-WM. Allerdings habe ich die Nahtlänge um 327 cm, größer als der Jabulani werden gemessen. Jedes Paneel muss nicht gleicht eine vierarmigen Windmühle und die großen Regionen der Glätte auf früheren Panel-Designs, die weiter das chaotische oder glatten Luftstrom Problem vermeidet.

Um das Argument zu vervollständigen die folgende Abbildung zeigt die Aerodynamik eines 32-Panel-Fußballs, ein Brazuca und eine Jabulani. Beachten Sie wie die Brazuca verhält sich sehr ähnlich zu der 32-Panel-Fußball und wie der Jabulani Leichtzügigkeit bis fast 90 km/h nicht so dass es anfällig für das chaotische oder glatte Verhalten wie oben beschrieben.

Es ist interessant festzustellen, dass die rasenden Medienberichte über das seltsame Verhalten der Jabulani gelegt, sobald die Spiele ernsthaft begonnen hatte. Während Spieler und Trainer auch etwas zu meckern mit der Brazuca finden können, ist es sicherlich kein Beach-Ball.

Simon Choppin arbeitet für die Centre of Sports Engineering Research, Sheffield Hallam University, die für Adidas zu konsultieren.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie die

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