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.
Під час матчу Франція-Бразилія у 1997 році юний бразилець Роберто Карлос готувався виконати 35-метровий штрафний удар. Хоча прямий шлях до воріт було перекрито, Карлос наважився на неможливе. Він так вдарив по м'ячу, що той оминув гравців, проте замість вилетіти за межі, він повернув ліворуч та поцілив у ворота. Відповідно до першого закону Ньютона, об'єкт має сталий прямолінійний рух та швидкість, поки до нього не застосують силу. Вдаривши по м'ячу, Карлос задав йому напрям і швидкість, але чому м'яч відхилився від руху, ставши одним із найвеличніших голів в історії спорту? Секрет в обертанні. Карлос вдарив по нижній правій частині м'яча, в результаті чого той полетів направо, обертаючись навколо осі. Спочатку м'яч летів по прямій лінії, уповільнюючись внаслідок повітряних потоків з обох сторін. З однієї сторони напрями руху повітря та обертання м'яча були протилежними, спричиняючи високий тиск, а з іншої - напрями руху повітря та обертання збігалися, створюючи зону низького тиску. Це змусило м'яч рухатись по дузі в бік зони низького тиску. Таке явище має назву ефект Магнуса. Такий вид удару, який ще називають "крученим", постійно намагаються повторити. Це одна з причин, чому футбол - неймовірна гра. Та закрутити м'яч з необхідною точністю, так, щоб він оминув стінку та влучив у ворота, - складно. Зависоко - він пролетить над ворітьми. Занизько - влучить в землю ще до повороту. Задалеко - він не влучить у ціль. Заблизько - його перехопить захист. Надто повільно - він або рано, або взагалі не поверне. Зашвидко - він поверне надто пізно. Схожі закони пояснюють інший, на перший погляд, неможливий гол - безконтактний кутовий удар. Вперше ефект Магнуса задокументував Ісаак Ньютон, помітивши його під час гри в теніс у 1670 році. Цей закон також стосується м'ячів для гольфу, фризбі та бейсболу. У кожному випадку - результат однаковий. Обертання м'яча створює тиск, протилежний потоку повітря, що вигинає його у напрямку обертання. Цікаво, чи можна теоретично вдарити по м'ячу з такою силою, щоб він повернувся назад, як бумеранг? На жаль, ні. Навіть якщо м'яч не трісне від удару чи влучить у перешкоду, повітря уповільнить його рух, збільшуючи кут відхилу, внаслідок чого його спіральна траєкторія буде зменшуватись, аж поки він не зупиниться. Щоб досягнути такої траєкторії, м'яч мусить обертатись у 15 разів швидше, ніж у славнозвісного удару Карлоса. Тож хай щастить.