足球运动中涉及的物理知识

足球运动有着“世界第一运动”的美誉，是全球体育界最具影响力的单项体育运动。起源于中国，古代叫蹴鞠。现代足球起源于英国。1863年10月26日，英国人成立了世界上第一个足球协会——英格兰足球协会。1857年，英国谢菲尔德成立了世界上第一个足球俱乐部，足球俱乐部是足球职业化，专业化的标志，是足球运动员以足球谋生时所被聘用的机构。足球运动同样涉及很多物理知识，下面我们一起来看看。

1、摩擦力

足球表面有黑白相间的花纹，目的是为了增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦。

2、力的作用效果

当进球时，球网会变形，是足球给球网的力使球网的形状发生了改变;当球撞击门柱被反弹回来时，是门柱给足球的弹力使足球的运动状态发生了改变，当然，这个力也使足球的形状发生了改变；球最终落向地面，是重力使足球的运动状态发生了改变；球在草坪滚动时，会越滚越慢，终停下来，是草坪对足球的滚动摩擦力使足球的运动状态发生了改变……这些现象都说明:力既可以改变物体的形状，又可以改变物体的运动状态。

3、惯性

踢出去的足球会沿原来的运动方向继续运动，而不会马上停下来，是因为足球具有惯性，要保持原来的运动状态不变；快速奔跑的运动员被对方的脚或身体绊住时，要向前倾倒，是由于运动员具有惯性。运动员原来处于运动状态，当他的下半身被绊住停止了运动，上半身由于惯性仍要保持原来的运动状态不变，继续向前运动，于是出现向前倾倒。

4、冲力

当队员大脚射门时，球速可以高达100km/h。如果守门员用胸部停球，那么胸部所受到的冲力将高达1500N；如果用手接球，冲力可以减少到500N。原因是通过手臂的运动可使球的制动距离延长3倍，增加力的作用时间，减少冲力(这里涉及高中冲量知识)。

拓展:冲量反映的是力对时间的累积效应，对于恒定的作用力，其冲量满足:

I＝F·Δt

其中冲量 I 和力 F 均为矢量，二者方向相同。我们在研究像足球碰撞身体那样 碰撞、打击类问题时，由于作用时间极短，冲力很大，且是变力，力的变化情况复杂，不易测量，但由于物体的动量变化比较容易测量，若测得作用时间，便可求出平均冲力。所以我们用动量定理测量平均冲力。即:

F·Δt=mv2－mv1

5、反应速度

守门员扑点球时，扑住的成功率一般只与守门员的判断反应能力有关。因为点球的位置距球门只有9.15米，射门时球速可以高达100km/h，这样球到球门的时间大约是0.32s，而人脑的反映时间大约是0.6s，这样足球到球门的时间就会远远小于人脑的反映时间，所以守门员根本没有时间调整自己的意识。因此，点球的扑住与否跟守门员对进球方向的预先判断直接有关。正是由于这种原因我们在看点球大战时，球明明向球门左边飞去而守门员却扑向右边就不足为奇了。

6、物态变化

在足球比赛中，运动员相互碰撞跌倒后，常看到运动员双手抱腿，在地上翻滚。这时，队医就会迅速进场，从药箱中取出一只瓶子，对着球员的伤痛处喷出一股白雾，一会儿，伤员疼痛消失，就可以重新入场比赛了。实际上这是因为瓶中装的是“冷气雾镇痛”，它是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成，这种药液从喷嘴喷到伤处时，迅速汽化成雾状。由于汽化要吸收大量的热量，运动员受伤处温度将急剧下降，血管收缩，神经麻痹，于是痛感就很快消失。

7、伯努利原理

我们在看足球比赛时，经常听到解说员说：足球在空中划出美丽的弧线，直挂球门死角。足球为什么会在空中划出美丽的弧线呢？是因为足球运动员在踢球时，用脚的内侧或外侧摩擦足球使足球在空中旋转着向前运动。根据相对运动，空气流动的方向与足球运动的方向相反。足球旋转的方向与空气流动方向相反的地方，足球对空气流动起阻碍作用，空气流速慢，压强大；足球旋转的方向与空气流动方向一致的地方，足球对空气流动起促进作用，空气流速快，压强小。这样使足球两侧产生了一个压强差，压力差。所以，足球在前进的同时又发生了偏转，从而形成了“美丽的弧线”。这种弧线球又叫“香蕉球”，跟乒乓球中的“弧线球”原理是一样的。

8、能量转化

踢高的足球下落后，再也弹不到原来的高度，并且每次弹起的高度都会比上一次低。原来被踢到高处的足球具有一定的机械能，足球在下落过程中，由于足球克服空气阻力做功，要损失一部分机械能；足球在碰撞地面时，发生形变也要损失一部分机械能，这样足球的机械能就会逐渐减小，所以足球弹起的高度就会越来越低。

足球运动中还涉及很多物理知识，这里就不一一细说了。

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