In 1997, in a game between France and Brazil, a young Brazilian player named Roberto Carlos set up for a 35 meter free kick. With no direct line to the goal, Carlos decided to attempt the seemingly impossible. His kick sent the ball flying wide of the players, but just before going out of bounds, it hooked to the left and soared into the goal. According to Newton's first law of motion, an object will move in the same direction and velocity until a force is applied on it. When Carlos kicked the ball, he gave it direction and velocity, but what force made the ball swerve and score one of the most magnificent goals in the history of the sport? The trick was in the spin. Carlos placed his kick at the lower right corner of the ball, sending it high and to the right, but also rotating around its axis. The ball started its flight in an apparently direct route, with air flowing on both sides and slowing it down. On one side, the air moved in the opposite direction to the ball's spin, causing increased pressure, while on the other side, the air moved in the same direction as the spin, creating an area of lower pressure. That difference made the ball curve towards the lower pressure zone. This phenomenon is called the Magnus effect. This type of kick, often referred to as a banana kick, is attempted regularly, and it is one of the elements that makes the beautiful game beautiful. But curving the ball with the precision needed to both bend around the wall and back into the goal is difficult. Too high and it soars over the goal. Too low and it hits the ground before curving. Too wide and it never reaches the goal. Not wide enough and the defenders intercept it. Too slow and it hooks too early, or not at all. Too fast and it hooks too late. The same physics make it possible to score another apparently impossible goal, an unassisted corner kick. The Magnus effect was first documented by Sir Isaac Newton after he noticed it while playing a game of tennis back in 1670. It also applies to golf balls, frisbees and baseballs. In every case, the same thing happens. The ball's spin creates a pressure differential in the surrounding air flow that curves it in the direction of the spin. And here's a question. Could you theoretically kick a ball hard enough to make it boomerang all the way around back to you? Sadly, no. Even if the ball didn't disintegrate on impact, or hit any obstacles, as the air slowed it, the angle of its deflection would increase, causing it to spiral into smaller and smaller circles until finally stopping. And just to get that spiral, you'd have to make the ball spin over 15 times faster than Carlos's immortal kick. So good luck with that.
En 1997, dans un match entre la France et le Brésil, un jeune joueur brésilien du nom de Roberto Carlos s'est mis en place pour tirer un coup franc à 35 mètres du but. En l'absence de ligne droite entre le ballon et le but, Carlos a décidé de tenter ce qui semble impossible. Son coup de pied a envoyé le ballon au large du mur mais juste avant de sortir des limites du terrain, il viré sur la gauche et plongé dans le but. Selon la première loi du mouvement de Newton, un objet se déplace dans la même direction et à la même vitesse jusqu'à ce qu'une force extérieure lui soit appliquée. Quand Carlos a frappé le ballon, il lui a donné une direction et une vitesse. Mais quelle force a dévié le ballon pour marquer l'un des plus magnifiques buts de l'histoire de ce sport ? L'astuce était dans l'effet donné à la balle. Carlos a frappé son coup de pied dans la partie inférieure droite du ballon, le propulsant en haut et à droite, mais également en rotation autour de son axe. La balle a commencé sa course sur une trajectoire apparemment droite, l'air circulant sur les deux côtés et ralentissant la balle. D'un côté, l'air se déplaçait dans la direction opposée à la rotation du ballon, provoquant une pression accrue, mais de l'autre coté, l'air circulait dans le même sens que la rotation, créant une zone de basse pression. Cette différence provoque la déviation du ballon vers la zone de basse pression. Ce phénomène est appelé l'effet Magnus. Ce type de coup de pied, familièrement appelé « frappe banane », est tenté régulièrement, et c'est l'une des pépites qui fait la beauté de ce jeu. Mais incurver la trajectoire avec la précision nécessaire pour à la fois contourner le mur et marquer un but est difficile. Trop haut, et la balle s'envole au dessus du but. Trop bas, et la balle touche le sol avant d'amorcer son virage. Trop au large, et la balle n'atteint pas le but. Pas assez au large, et la balle finit dans le mur. Trop lente, et elle dévie trop tôt, ou pas du tout. Trop vite, et elle dévie trop tard. Les mêmes lois physiques rendent possible de marquer un autre but apparemment impossible, une frappe directe depuis le corner. Isaac Newton a, le premier, étudié l'effet Magnus après l'avoir remarqué en jouant au tennis en 1670. Il s'applique également aux balles de golf, de baseball et aux frisbees. Dans tous les cas, la même chose se produit. La rotation de la balle crée une pression différentielle dans le flux d'air ambiant qui incurve la trajectoire dans la direction de la rotation. Et voici une colle: en théorie, pourriez-vous frapper le ballon assez fort pour le faire revenir à vos pieds, comme un boomerang ? Malheureusement, la réponse est non. Même si le ballon ne se désintégrait pas lors de l'impact, ne touchait aucun obstacle, l'air le ralentissant, l'angle de déviation augmenterait, l'amenant à parcourir une spirale vers son centre jusqu'à l'arrêt final. Et pour obtenir cette spirale, il vous faudrait faire tourner la balle plus de 15 fois plus vite que la frappe mythique de Roberto Carlos. Alors, bonne chance !