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踢出完美自由球背後的科學原理
大衛．貝克漢（David Beckham）和克里斯蒂亞諾．羅納度（Cristiano Ronaldo，C 羅）因為擅長自由球而享譽盛名。無論是踢往球門邊角的弧線球或雷霆萬鈞的直球，自由球在現代足球占有重要份量。但科學與射門有什麼關係？
基本原理是馬格奴士效應（Magnus effect）。這個物理定理由德國物理學家海因里希．馬格奴士（Heinrich G. Magnus）提出，證明當氣流圍繞旋轉中的圓柱體或球體時，會以某種方式變形。 如果球以逆時針方向旋轉，球的左側會因為移動方向與氣流相同而承受較少的阻力，右側則因逆向氣流增加了阻力。球的右側承受的壓力較左側高，導致壓力不平衡，迫使球往低壓的方向移動，因而以左弧線路徑前進。
可是 C 羅或格瑞斯．貝爾（Gareth Bale）踢出的自由球類型就完全不同。此類強勁且突然轉向的自由球盡可能不讓球旋轉。當空氣流經球體，表面會產生如氣墊般緊包球面的氣流邊界層。如球面上的凹陷破壞這種氣流，球就會在空中偏移。快速旋轉中的足球不會有太多偏移，但是平踢的球會，因其有較多時間往受干擾方向移動。所以 C 羅踢出幾乎不旋轉的球時，球面上任何的凹陷都會讓球在飛行中偏移，騙過許多不知所措的守門員。
為什麼足球不能太圓？
2010 年在南非舉行的世界盃中，官方指定用球「普天同慶」（Jabulani）引起守門員和前鋒球員的一陣驚愕。這款足球由少數球片採內部縫線拼合而成，因此成為史上最圓的足球。 太圓的球使球員感到相當困擾，因為它會完全無法預測地突然轉向。前場球員也不喜歡它，因為球缺乏摩擦力代表腳難以控球，很難讓球旋轉。另一方面，守門員無法預料球的軌跡，因為球會在飛行中突然慢下來或往上飄移，有點像是塑膠製的充氣球。
本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 06 期（2015 年 3 月號）
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