Hur kan en fotboll ändra riktning i luften?
Några av de vackraste målen i fotboll görs direkt på frisparkar, när en spelare skruvar bollen förbi eller över försvarsmuren. Men hur kan bollens rotation runt sig själv få den att ändra riktning i luften?
Semifinalen mellan Danmark och England i EM 2021 bjöd på turneringens enda mål på direkt frispark.
En halvtimme in i första halvlek skruvade Mikkel Damsgaard upp bollen över engelsmännens försvarsmur, så att den trots sin hastighet hann dyka ned under ribban och in bakom målvakten Jordan Pickford.
Fotbollsspelare tränar i timmar på att lära sig skruva bollen förbi eller över en försvarsmur. Det är det enda sättet att göra mål när muren helt täcker bollens direkta bana in i mål.
Anledningen till att det överhuvudtaget är genomförbart är den så kallade Magnuseffekten, som får bollen att ändra riktning i luften.
Rotation förändrar luftmotståndet
För att utnyttja Magnuseffekten ska bollen skickas i väg med en rotation runt sin egen axel. Det uppnår spelaren genom att träffa den snett, exempelvis på bollens högra sida.
Medan bollen rör sig längs sin bana möter den luftmotstånd, men motståndet är olika beroende på var spelaren får in sin träff. På höger sida möter den mest motstånd, eftersom rotationen vrider ytan i samma riktning som bollen. På vänster sida är motståndet mindre, därför att ytan vrider sig i motsatt riktning jämfört med bollens.
Luftströmmar får bollen att svänga
1. Sned träff ger skruv
Spelarens spark träffar ute på bollens högra sida, så att bollen får skruv. I sin rörelse framåt roterar den samtidigt moturs runt sin egen axel.
2. Luftmotståndet blir ojämnt
Rotationen gör att luftmotståndet är mindre på bollens vänstra sida än på den högra. Därför vrids luften på vänster sida in bakom bollen.
3. Bollen ändrar riktning
Luftens avböjning på bollens vänstra sida skapar en motriktad kraft – den så kallade Magnuseffekten – som får bollens bana att svänga åt vänster.
Det leder till att luften på vänster sida dras in bakom bollen, vilket skapar tryckskillnad med lågtryck på vänster sida och högtryck på höger sida. För att jämna ut skillnaden dras bollen till vänster, och det är detta fenomen som kallas Magnuseffekten.
Skruvade bollar används i många idrottsgrenar, i allt från baseboll till golf. I tennis och bordtennis skruvar spelarna bollen i nästan varje slag. Då syns det tydligt hur bollen dyker när den får överskruv och flyger längre när den får underskruv.