ฟิสิกส์ของการทุ่มลูกฟุตบอล

จากผลการวิจัยกลศาสตร์ของการทุ่มลูกฟุตบอลโดยนักวิทยาศาสตร์สองคนแห่ง มหาวิทยาลัย Brunel ในประเทศอังกฤษ พบว่าการทุ่มลูกฟุตบอลจากเส้นข้าง จะทำให้ได้ไกลที่สุดเมื่อลูกบอลทำมุม 30 องศากับพื้นสนาม

ในเกมการเล่นฟุตบอล การทุ่มลูกฟุตบอลจากเส้นข้างจะกระทำก็ต่อเมื่อลูกบอลถูกทำให้ออกจากเส้นข้างสนาม ส่วนในการนำลูกบอลกลับเข้ามาเล่นนั้น ผู้เล่นต้องทำการทุ่ม โดยที่ผู้เล่นต้องจับลูกบอลสองมือแล้วโน้มมือไปข้างหลังศีรษะ จากนั้นปล่อยมันออกไปข้างหน้า นักฟุตบอลส่วนใหญ่ อย่างเช่น Dave Challinor แห่งทีม Stockport County ในประเทศอังกฤษ จะสามารถทุ่มลูกบอลได้ไกลมาก ไกลพอที่จะเข้าไปในเขตโทษ และช่วยสร้างโอกาสให้เพื่อนร่วมทีมได้ลุ้นทำประตูมากขึ้น โดยหลักการพื้นฐานที่สำคัญของการทุ่มลูกฟุตบอลให้ไกลก็คือ การปล่อยลูกบอลให้เร็วและแรงและทำมุมพอเหมาะพอเจาะ (อ่านเพิ่มเติมได้ใน The Physics of Football)

การพยายามคำนวณหามุมที่ดีที่สุดของการปล่อยลูกบอลนั้น Nicholas Linthorne และ David Everett ได้ใช้กล้องวีดีโอจับภาพขณะกำลังทุ่มลูกฟุตบอลของนักฟุตบอล โดยทำการเปลี่ยนมุมในการทุ่มให้มีค่าต่างๆกัน ตั้งแต่มุม 10 ถึง 60 องศา จากภาพที่กล้องวีดีโอได้บันทึกไว้ พวกเขาได้ใช้ซอร์ฟแวร์ชีวะกลศาสตร์ (biomechanical software) เพื่อวัดความเร็วเริ่มต้นของลูกฟุตบอลที่ถูกปล่อยออกมาและมุมที่มันทำกับพื้นระนาบ

เมื่อนำข้อมูลดิบที่ได้จากการวัดมาวิเคราะห์ร่วมกับการคำนวณโดยใช้สมการการเคลื่อนที่แบบโปรเจกไตล์สำหรับวัตถุทรงกลม ทั้งสองพบว่า มุมที่จะทำให้การทุ่มลูกฟุตบอลไปได้ไกลที่สุดคือมุม 30 องศา หาใช่มุม 45 องศาตามที่ตำราทางฟิสิกส์ส่วนใหญ่ได้อ้างไว้

นอกจากนี้แล้ว นักวิจัยทั้งสองคนยังได้ค้นพบอีกว่า ลูกบอลจะสามารถเคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่าเดิมสองถึงสามเมตรถ้าหากมันถูกใส่ backspin เข้าไปด้วย

พวกเขากล่าวว่า เทคนิคที่พวกเขาใช้ทำการวิจัยนี้สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้กับกีฬาทุกประเภทที่เกี่ยวข้องการการโยนลูกบอลหรือการยิงคนให้พุ่งไปในอากาศ ปัจจุบัน Linthorne ยังได้ทำการศึกษาว่า มุมไหนจะเป็นมุมที่ดีที่สุด ในการเตะลูกตั้งเตะหน้าประตู

(ภาพข้างบนเป็นภาพแสดงเทคนิคการทุ่มลูกฟุตบอล ภาพจาก : ‘Soccer Academy’ coaching software by Mastersport Multimedia Ltd.)

ข้อมูลจาก

- http://www.physicsweb.org/articles/news/10/1/11/1