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 жылы Франция мен Бразилия арасындағы ойында бразилиялық жас ойыншы Роберто Карлос 35 метрден айыпдоп соққысын орындады. Қақпаға тура бағыт болмағандықтан, Карлос мүмкін емес көрінетін нәрсені жасауға тырысты. Оның соққан добы қорғаныстағы адамдарды айналып ұшты. Бірақ доп аутқа ұшпай тұрып солға бұрылып, қақпаға кірді. Ньютонның бірінші қозғалыс заңына сәйкес, өзге күш әсер етпейінше объект бір бағытта және жылдамдықта қозғалады. Карлос допты теуіп оған бағыт пен жылдамдық берді. Бірақ доптың бұрылуына қандай күш әсер етті? Футбол тарихындағы ең керемет голдың құпиясы неде? Бар гәп доптың айналу әдісінде. Карлос доптың оң жақ төмен бұрышын қатты күшпен тепті. Сол себептен доп биікке және оң жаққа ұшып, өз осінен айналды. Доп тура бағытта ұшып келе жатып екі жақтағы ауа ағымы әсерінен баяулады. Бір жақтағы ауа ағымы доптың айналу бағытына қарама-қарсы келіп ауа қысымын жоғарылатады. Сол кезде екінші жақтағы ауа ағымы доптың айналу бағытына сәйкеседі. Сондықтан төмен қысым пайда болады. Осындай өзгеріс допты төменгі қысым аймағына қарай бағыттайды. Бұл – “Магнус эффектісі” деп аталады. Бұл соққы көбіне “Банан соққысы” деген атпен танымал. Ол – ойынға әдемілік үстейтін элементтің бірі. Бірақ допты қорғаныстан айналып өтетіндей және гол кіретіндей қылып айналдыру қиын. Тым биік болса, доп қақпаның үстінен ұшады. Тым төмен болса, доп айналмай тұрып жерге тиеді. Тым шетке қарай болса, доп ешқашан қақпаға кірмес. Егер доп шетке қарай әлсіз ұшса, қорғаушылар допты қағып алады. Тым баяу болса, доп ерте бұрылады. Тым тез болса, доп кеш бұрылады. Бұл физикалық құбылыс мүмкін емес көрінетін басқа да гол түрлерін салуға көмектеседі. Мәселен, бұрыштамадан қақпаға бағытталған тікелей соққы. “Магнус эффектісін” алғаш рет Исаак Ньютон атап өткен. Ол оны 1670 жылы теннис ойнап жатқанда байқаған. Эффект гольф добына, фрисбиге және бейсболда да қолданылады. Барлық жағдайда да бір құбылыс қайталанады: доптың айналуы қоршаған ауа ағынында қысым айырмашылығын жасайды. Ол оны айналу бағытына қарай бұрады. Енді сұрақ: теорияға сүйеніп допты қатты тепсек, ол бумеранг секілді айналып келе ме? Өкінішке қарай, жоқ. Доп соққыдан ұсақталып ыдырамаса да кедергілерге тимесе де ауа жылдамдығын баяулатқан сайын оның бұрылу бұрышы ұлғаяды және ол соңында тоқтағанға дейін спираль бойынша айналуына әсер етеді. Сондай спираль пайда болу үшін доптың айналу жылдамдығы Роберто Карлостың соққысынан 15 есе жылдам болуы керек. Сонымен, сәттілік!