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.
1997년, 프랑스와 브라질의 경기에서 젊은 브라질 선수, 호베르투 카를루스는 35미터 거리에서 프리킥을 준비합니다. 골대로 가는 직선 경로는 없었습니다. 카를루스는 불가능해 보이는 것에 도전합니다. 그의 킥은 공을 선수들 옆을 지나게 했지만 경계를 벗어나기 직전에 좌로 꺾었고, 골대 안으로 들어갔습니다. 뉴턴의 운동 제 1법칙에 의하면, 물체는 외부에서 힘을 가하지 않는 이상 가던 방향과 속도로 운동합니다. 카를루스가 공을 찼을 때, 그는 방향과 속도를 부여했습니다. 어떤 힘이 공의 방향을 바꾸게 해서 스포츠 역사에서 가장 멋진 득점 중 하나로 기록되었을까요? 트릭은 회전이었습니다. 카를루스는 공의 우측 하단을 찼습니다. 공을 오른쪽 높이 보냄과 동시에 그 축을 기준으로 회전하게 했죠. 공은 직선 경로로 비행을 시작했습니다. 공기가 양쪽에서 흘러서 공의 속도를 느리게 했죠. 한 쪽에서는 공기가 공의 회전과 반대로 흐름으로써 압력을 높였고, 반대 쪽에서는 공기가 회전과 같은 방향으로 흐름으로써 낮은 압력을 만들었습니다. 이 차이는 공이 압력이 낮은 쪽으로 꺾이게 만들었습니다. 이 현상을 마그너스(Magnus) 효과라고 부릅니다. 바나나 킥이라고도 불리는 이런 종류의 킥은 자주 시도되고, 아름다운 경기를 아름답게 만드는 요소 중에 하나입니다. 하지만, 장애물을 피하고 다시 골대 안으로 들어가게 공을 꺾는 것은 매우 어렵습니다. 너무 높다면 골대 위로 넘어가 버리고, 너무 낮다면 골대에 닿기 전에 땅에 떨어집니다. 너무 치우친다면 골대에 닿지도 못할 것이고, 덜 치우친다면 수비수들이 막을 것입니다. 너무 느리다면 너무 일찍 꺾어지거나 꺾어지지 않고, 너무 빠르다면 너무 늦게 꺾어집니다. 이와 같은 물리 법칙이 또다른 불가능해 보이는 득점을 가능케 했습니다. 바로 어시스트 없는 코너킥이죠. 마그너스 효과는 아이작 뉴턴 경에 의해 처음으로 기록되었습니다. 1670년 당시 그는 테니스를 치다가 발견했죠. 이러한 것은 골프공, 프리즈비, 야구공에도 적용됩니다. 모든 경우에 같은 일이 벌어집니다. 공의 회전은 주위의 공기흐름에 압력차를 만들고, 그것은 회전 방향으로 공을 휘어지게 합니다. 여기서 질문. 이론적으로 공을 충분히 강하게 찬다면 부메랑처럼 다시 당신에게 돌아오게 할 수 있을까요? 안타깝지만, 아닙니다. 공이 충격 때문에 산산조각나거나, 장애물에 부딪히지 않는다고 하더라도, 공기가 공을 느리게 하면서 공이 굴절되는 각도는 점점 커질 것입니다. 마지막에 멈출 때까지, 점점 더 작은 원을 돌게 만들죠. 그리고 그런 나선을 만들기 위해서는 역사에 길이 남을 카를루스의 킥보다 공을 15배 이상 더 빠르게 회전시켜야 하죠. 행운을 빕니다.