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.
1997年 フランスとブラジルの試合で ロベルト・カルロスという名の 若いブラジルの選手が 35メートルのフリーキックを 準備していました ゴールまで直線的に入る コースはなかったので カルロスは不可能にも見える 挑戦を決めました 彼がボールを蹴ると 選手の右へと飛んでいくものの ラインを割る直前で ボールは左に曲がり ゴールに吸い込まれたのです ニュートンの運動の第1法則によれば 物体は他の力が働かない限り 同じ方向と速度で動きます カルロスがボールを蹴った時 彼はボールに方向と速度を与えました しかしどんな力がボールの進路を変え サッカー史上で最高のゴールの1つを 生み出したのでしょうか? その秘密は回転にあります カルロスはボールの右下を蹴り 高く右側にボールを蹴りましたが 同時にボールを回転させていました 見た目は直線的な進路で ボールは飛び始めましたが 両側を流れる空気が ボールの動きを遅くしていきます 片側では空気の流れと ボールの動きは逆向きで 圧力を増加させました 反対側では空気の流れと ボールの動きは同じで 圧力の低い場所を生み出したのです この違いによりボールは 気圧の低い方向に向かって曲がりました この現象はマグヌス効果と呼ばれています このタイプのキックは バナナキックとも呼ばれ 頻繁に試され 素晴らしいゲームに彩りを加える 要素の一つです しかしボールを正確に曲げて ディフェンダーの壁を巻いて ゴールに戻すことは困難です 高すぎるとゴールバーを越えてしまい 低すぎても曲がる前に 地面にぶつかってしまいます 外に外しすぎるとゴールには届かず 内側に蹴りすぎたら ディフェンダーに止められてしまいます ボールが遅すぎると 早く曲がりすぎるか全く曲がらなくなり ボールが早すぎると 曲がるのが間に合いません 同じ物理法則により 不可能にも見える コーナーキックからの直接ゴールも 可能にします マグヌス効果はアイザック・ニュートン卿が 最初に発見しました 1670年にテニスをしていて 気がついたのです この法則はゴルフボール、フリスビー 野球にも当てはまります いずれの場合でも同じことが起こります ボールの回転が周囲の空気の流れの中で 気圧の違いを生み出し 回転の方向にボールが曲がるのです それでは問題です ボールを十分に強く蹴った場合 理論的にはブーメランのように 自分のところに戻ってくるのでしょうか? 残念ながら 答えはノーです もしボールが衝撃によって壊れたり 障害物に当たったりしなければ 空気がボールの動きを遅くし ボールの曲がり方が大きくなり どんどん小さな円となって 渦巻き状の軌跡を描き 最後には止まってしまいます この渦巻きを得るためには カルロスの不朽のキックよりも 15倍早いスピードで ボールを回転させる必要があります うまくいくといいですね