ฟิสิกส์ของลูกฟรีคิกในตำนาน
(เรียบเรียงโดย ชนกานต์ พันสา)
#วิทยาศาสตร์การกีฬาเบื้องต้น

ฟุตบอลเป็นกีฬาสุดโปรดของมนุษยชาติ
ใครที่มีอายุ(มาก)หน่อยคงจำลูกเตะในตำนานในปี ค.ศ. 1997 ที่ทำเอาคนทั้งสนามตกตะลึงไปตามๆ กันได้ นั่นคือ ลูกเตะฟรีคิกของ
โรเบอร์โต คาร์ลอส (Roberto Carlos) นักฟุตบอลชาวบราซิลในแมตช์ระหว่างบราซิลและฝรั่งเศส

ตอนนั้นเขาเตะฟุตบอลห่างจากประตูออกไป 30 เมตรและเฉียงออกไปทางขวาเล็กน้อย โดยมีกำแพงนักฟุตบอลทีมตรงข้ามขวางอยู่ระหว่างทาง

โรเบอร์โต คาร์ลอส รวมกำลังเตะบอลให้ลอยเฉียงออกไปทางขวาจนผ่านกำแพงนักฟุตบอลนั้นไป ซึ่งลูกฟุตบอลพุ่งออกไปทางขวาเยอะมาก แต่หลังจากนั้นไม่นานมันก็ค่อยๆ เลี้ยวโค้งวกกลับมาทางซ้าย จนเข้ามุมขวาของประตูไปอย่างไม่น่าเชื่อ

นี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เพราะคาร์ลอสซุ่มซ้อมลูกเตะนี้มานานจนอาจกลายเป็นสัญชาตญาณของเขาไปแล้ว

ลูกฟุตบอลเลี้ยวโค้งแบบนี้ได้อย่างไร?

หัวใจสำคัญอยู่ที่การหมุนปั่นของลูกฟุตบอลที่กำลังเคลื่อนที่ อากาศที่ผ่านผิวของลูกฟุตบอลแต่ละด้านจะมีความเร็วต่างกัน เมื่ออากาศไหลเร็วไม่เท่ากันก็จะมีความดันไม่เท่ากันและทำให้แรงกระทำต่อผิวของลูกฟุตบอลทั้งสองด้านไม่เท่ากันด้วย เกิดเป็นแรงรวมผลักให้ลูกฟุตบอลเลี้ยวกลางอากาศได้

นักฟิสิกส์ที่อธิบายปรากฏการณ์ลักษณะนี้ได้ คือ กุสตาฟ แมกนัส (Gustav Magnus) ในปีค.ศ.1852 เราจึงเรียกปรากฏการณ์เลี้ยวโค้งนี้ว่า ปรากฏการณ์แมกนัส ตามชื่อของเขา

การศึกษาเพิ่มเติมในภายหลังพบว่ายิ่งลูกฟุตบอลหมุนเร็วขึ้น แรงผลักให้เลี้ยวโค้งไปก็จะยิ่งมีค่ามากขึ้น แต่หากความเร็วในการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นด้วย แรงผลักนั้นจะลดลง ดังนั้นความเร็วในการคลื่อนที่ต้องไม่มากเกินไปจึงจะเกิดปรากฏการณ์แมกนัส

ในการเคลื่อนที่ของลูกฟุตบอลยังมีแรงอีกประเภทที่ส่งผล คือ แรงต้านอากาศ(drag force) ซึ่งมีทิศตรงข้ามทิศการเคลื่อนที่ของลูกฟุตบอล แรงต้านอากาศหลักๆแล้วขึ้นอยู่กับลักษณะของลูกฟุตบอลและความเร็วของมัน ซึ่งอากาศไหลผ่านผิวของลูกฟุตบอลสองแบบคือ

- การไหลผ่านแบบราบเรียบ (laminar flow) แรงต้านอากาศจะมีค่าสูง
- การไหลแบบปั่นป่วน (turbulent flow) แรงต้านอากาศจะมีค่าต่ำลง

ถ้าหากเตะลูกฟุตบอลออกไปด้วยความเร็วที่มากพอ จะทำให้อากาศที่สัมผัสผิวของลูกฟุตบอลนั้นมีการไหลแบบปั่นป่วน แรงต้านอากาศที่ต้องเผชิญจะมีค่าน้อยลง ลูกฟุตบอลจึงลอยไปได้ง่ายขึ้นนั่นเอง

ทั้งหมดนี้สามารถอธิบายลูกเตะของคาร์ลอสได้ เพราะเขาเตะฟรีคิกออกไปด้วยความเร็วสูงถึง 30 เมตรต่อวินาที จนอากาศไหลแบบปั่นป่วน แรงต้านการเคลื่อนที่ของลูกฟุตบอลจึงมีค่าน้อยลง

วันนั้นฝนไม่ตก เท้าของเขาจึงสัมผัสลูกฟุตบอลได้ดีและทำให้ลูกฟุตบอลหมุนได้เร็วถึงประมาณ 10 รอบต่อวินาที เมื่อลูกฟุตบอลลอยมาระยะหนึ่งจนผ่านกำแพงนักฟุตบอลฝั่งตรงข้าม ความเร็วของมันค่อยๆ ลดลง สันนิษฐานว่าอัตราการหมุนไม่ได้ลดลงนัก ลูกฟุตบอลจึงเลี้ยวโค้งได้มากขึ้นๆ เมื่อใกล้ถึงประตู จนเลี้ยวเข้าประตูไปอย่างเฉียดฉิว

ทั้งแสดงให้เห็นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์อย่างชัดเจนและทั้งสร้างความประทับใจให้แฟนบอลเป็นอย่างมาก

การวิจัยเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของลูกฟุตบอลยังคงมีอย่างต่อเนื่องโดยมหาวิทยาลัยต่างๆ ทั่วโลก และยังได้รับการสนับสนุนจากบริษัทธุรกิจกีฬามากมาย เพื่อเพิ่มความรู้ความเข้าใจทางฟิสิกส์และพัฒนาความสามารถของทั้งนักกีฬาและอุปกรณ์กีฬาให้ดีมากขึ้นไปอีก

อ้างอิง
https://physicsworld.com/a/the-physics-of-football/

# โห ท่าน หายไปนานเลย #

เป็นผม ไม่กล้าไปยืนกำแพง ให้คารอส เตะฟรีคิกส์ แน่นอน

อัดกำแพงมานี่ ไม่อยากนึกสภาพ

เป็นผมขอไปยืนขวางทางวิ่งคาร์ลอสก็พอ

ลูกบอลไม่ได้หมุนแบบปั่นฟรีคิกนิ่ ลูกแบบนี้บอลจะไม่ค่อยหมุนแต่แหวกอากาศคล้ายๆลูกยิงใบไม้ร่วง
R7, Bale ชอบยิงลูกแบบนี้ วงการวอลเลย์บอลก็สอนเสริ์ฟแบบมุดโดยลูกไม่หมุน

ระยะทางพอดีด้วย ถ้าไกลหรือใกล้มากกว่านี้อาจจะไม่เป็นประตู

ดูยังไงไม่หมุน ?
ละที่เขาอธิบายถึง Magnus Effect มันคือเรื่องว่าด้วยการหมุนตรง ๆ เลย ที่ทำให้เกิดแรงกดดัน 2 ด้านของลูกฟุตบอลต่างกัน ทำให้บอลมีแรงเคลื่อนในมิติซ้ายขวาด้วย บอลยิ่งหมุนจึงจะยิ่งโค้ง คนละเรื่องกับนัคเคิลบอลเลย

มันจะไม่หมุนได้ยังไงครับ ไซส์ก้อยขนาดนั้น ทิศทางแบบนั้น การจะทำให้ลูกฟุตบอลโค้ง ลักษณะการเตะจะต้องเฉือนๆลูกฟุตบอล คาลอสใช้หลังเท้าเตะฟรีคิกในลักษณะที่ตั้งใจให้ไซส์ก้อย เพื่อให้บอลหมุนโค้ง แทบไม่ต่างจากฟรีคิกแบบปั่นปกติ ที่เปลี่ยนมาหน้าเท้า เป็นหลังเท้า

ลูกใบไม้ล่วงเวลาจะยิง ลูกบอลต้องลอยบนอากาศ และยิงในลักษณะ เอียงหน้าเท้ามากกว่าปกติ ให้ปลายเท้าเหยียดตรงเพื่อให้บอลปั่นจากบนลงล่าง(ฟอลโล่ว) ทำให้บอลมุดลงรวดเร็วในตอนท้าย ซึ่งถ้าบอลไม่ลอย จะยิงใบไม้ร่วงแทบจะไม่ได้เลยเพราะมุมยิงให้ปั่นแบบฟอลโล่วมันยาก จะยิงยังไงให้โดนด้านบนของลูก แล้วให้ลูกลอยบนอากาศ ถ้าเป็นสนุ๊กเกอร์ เราจะแทงด้านบนของลูกขาว

ถ้าลูกไม่หมุนก็วัดดวงเอา เตะแบบนักเกิ้ลบอล ยิงกลางบอล ยิ่งต่ำบอลยิ่งลอยสูง บอลส่ายไปมาซ้ายทีขวาที แต่บังคับทิศทางให้หลบกำแพงยาก

อันนี้ตามความเข้าใจผมตอนเตะบอลนะครับ ลูกยิงใบไม้ร่วงเนี่ยสำหรับผมคือการยิงให้ลูกมันติดท็อปสปินแบบลูกปิงปอง ฉะนั้นการเตะใต้ลูกในตำแหน่งที่ถูกต้องก็สามารถทำให้ลูกมันท็อปสปินได้ครับ(แบบที่ดรอกบา จูนินโญ่ยิงได้บางครั้ง) เตะด้านบนของลูกนี้ผมนึกภาพไม่ออกเลย ถ้าเป็นปิงปองอาจจะใช่แต่ฟุตบอลผมไม่เคยเห็นจริงๆ

ผมไม่ได้หมายความว่าให้เตะด้านบนของลูกครับ อ่านดีๆ ผมบอกว่าการที่จะให้ลูกใบไม้ล่วงต้องให้มันท๊อปสปินซืึ่งถ้าบอลไม่ลอย มีวิธีเดียวก็คือการทำให้ท็อปสปินคือเตะด้านบนลูก ย้ำนะครับ ผมพิมพ์ชัดเจน ถ้าบอลไม่ลอยแทบจะเตะลูกใบไม้ล่วงไม่ได้เลย

การให้วิถีบอลเปลี่ยนทางไม่ได้เกิดจากการหมุนอย่างเดียว ยังมีรูปแบบที่บอลผิดรูปแล้วเกิดแรงต้านอากาศไม่เท่ากันบนผิวลูกบอล ลองเอามือไปตีลูกโป่งดู ลูกโป่งไม่ได้หมุนแต่มีการเลี้ยวโค้งได้

การยิงแบบคาร์ลอสมันใช้ 2 อย่างผสมเพราะยิงระยะไกลและแรง บอลหมุนไม่มากแค่โค้งหนักมาก

"ถ้าบอลไม่ลอยแทบจะเตะลูกใบไม้ล่วงไม่ได้เลย"เพราะท่านย้ำว่าถ้าบอลไม่ลอยนี้แหละ ผมแค่จะพยายามบอกว่ามันไม่ได้ถึงขั่นแทบจะเตะไม่ได้ถ้าบอลไม่ลอย เพราะสมัยก่อนตอนเตะบอลมีเพือนผมที่เตะลูกแบบนี้ได้ทั้งๆที่อยู่ในระดับมัธยม ผมถึงไม่เห็นด้วยกับคำว่าแทบเป็นไปไม่ได้ แน่นอนครับมันไม่ตกเร็วเหมือนลูกที่ลอยแน่นอน ตรงจุดที่ท่านพิมผมอ่านผิดจริงๆครับ แค่จะสื่อว่ามันไม่ได้มีแค่วิธีเดียว

ผมอ้างอิงที่คุณบอกว่าลูกนี้บอลไม่ได้ปั่นแบบฟรีคิกที่ท่านพิมพ์มานะครับ เอาลูกบอลไปเทียบกับลูกโป่งได้ยังไงครับ น้ำหนัก เนื้อผิว ปริมาณอากาศที่อยู่ภายใน เข้าใจว่าการเลี้ยวของลูกบอลมันมีหลายแบบ ของคาลอสที่ยิงออกไปบอลโค้งได้ขนาดนั้น อันนี้ตรงๆเลยคือบอลหมุนเยอะ ตามที่เขาวิเคราห์มาว่า ยิงลักษณะ​นี้ อาจหมุนได้ถึง10รอบต่อวินาที​ ด้วยแรงยิงที่คาลอสมี ทั้งแรงทั้งปั่น บอลโค้งๆแบบนั้น จะบอกว่าไม่ปั่นก็ยังไงอยู่นะครับ ยิ่งมาบอกว่ายิงใบ้ไม้ร่วงบอลไม่หมุนอีก ไม่ใช่ละครับ