Hur en fotboll beter sig i luften bestäms av längden på sömmarna, delarnas antal, form och storlek och hur slät den är, enligt idrottsforskare i Japan och astrofysiker vid Nasa i USA. Vem som vinner i Brasilien avgörs av hur väl spelarna kan styra den nya VM-fotbollen.
I dagarna kommer världens främsta fotbollsnationer att göra upp om VM-titeln på tolv arenor i Brasilien. Mången arrangörstumme lär hållas för att arrangemanget går som smort.
Vid sidan av de stora åskådarmassorna utgör finalen i fotbolls-VM världens mest sedda tv-evenemang. Inget förväntas gå fel, åtminstone inte om det kan förebyggas genom grundlig forskning. En som bokstavligt talat studerar fotboll är doktor Rabindra Mehta, chef för avdelningen för experimentell astrofysik vid amerikanska rymdforskningscentret Nasa.
Han använder sin rymdforskningsexpertis för att förrätta professionella vindtunnelexperiment med olika idrottsbollar, som VM-fotbollar. Bland annat undersöker han hur släta eller skrovliga olika bollar är, vilket är den viktigaste faktorn för hur luftmotstånd, hastighet och projektilbana påverkas.
Grundläggande för att förstå bollars flygbanor genom luften vid olika hastigheter är den så kallade Magnuseffekten. På senare tid har forskarna också börjat studera något som på svenska skulle kunna kallas knogbollseffekten.
Magnuseffekten är vad som uppstår när en kropp, till exempel en boll, rör sig genom luften samtidigt som den roterar. Den förtätade luften framför den framflygande bollen kommer då att böja av rörelseriktningen gradvis. Det vill säga bollen skruvas.
Knogbollseffekten är på sätt och vis raka motsatsen: vad som händer när kroppen – bollen – inte roterar i luften. Namnet kommer av skickliga basebollkastares sätt att krama basebollen med knogarna och kasta iväg den snabbt, varpå bollen flyger genom luften utan skruv och i en mycket oberäknelig bana. Bollen blir då plötsligt mer lättpåverkad för vind och andra krafter runtomkring.
– Det som avses med knogbollseffekten är när bollens bana är oberäknelig, när den plötsligt kan ändra riktning och så vidare, förklarar Rabindra Mehta vid Nasa.
Som vid förra VM, i Sydafrika 2010, då signaturbollen Jabulani ansågs ta oväntade banor i luften. Eller när bollen från VM i Tyskland 2006 – Teamgeist – beskylldes för att vara hal vid regnväder. Ja, bollarna heter faktiskt så. Sedan 1930-talet ges den officiella VM-bollen ett eget namn. Den nu aktuella Brasilien-VM-bollen döptes av fans till Brazuca, som en sorts slang för brasilianare eller brasiliansk livsstil.
Rabindra Mehta beskriver varför VM-bollen 2006 var så hal:
– Teamgeistbollen var klart slätare [än tidigare bollar] och hade bara 14 paneler jämfört med 32 som är standard.
Det sporrade i sin tur kontraktstillverkaren Adidas att ändra bolldesignen ytterligare inför kommande VM i Sydafrika 2010. Men resultatet blev ännu värre.
– 2010 minskade de antalet paneler ytterligare, till åtta på Jabulanin, men om något ökade hastigheten vid vilken maximal knogbollseffekt inträdde bara ännu mer, säger Mehta.
Slätare bollar, menar Rabindra Mehta, ger upphov till knogbollseffekt vid högre hastigheter, vilket är negativt i dessa sammanhang.
– Genom att knogbollseffekten blir som högst när bollen sparkas hårdare, är det min uppfattning att effekten sammanfaller med den genomsnittliga hastigheten som bollen sparkas med på VM-nivå. Och det är vad som hände med Jabulanin.
Färre paneler kan alltså ge slätare bollar, vilket kan ge knogbollseffekt vid kritiskt höga hastigheter. Men Brazucans propellerformade paneler är ännu färre till antalet än Jabulanin, bara sex stycken. Vad är det då som säger att den inte beter sig ännu mer nyckfullt?
På andra sidan Stilla havet, vid Tsukubauniversitetet i Japan, sitter professor Takeshi Asai. Han publicerade i dagarna en färsk studie i tidskriften Scientific Reports, där han jämförde bland annat Brazucan, Jabulanin och Teamgeisten.
– En stor del av skillnaden i knogbollseffekt mellan de olika bollarna kan förklaras av olika längd på bollpanelerna, eller den totala längden på sömmarna mellan panelerna, säger han.
Längden på bollens paneler (de vita och svarta rutorna på klassiska fotbollar) och hur långa sömmarna mellan dem är, påverkar alltså hur lätt det är att förutsäga hur bollen ska flyga. Så samtidigt som Brazucan har få paneler, är längden på sömmarna betydande.
– Sömmarna rör upp luften effektivt, så knogbollseffekten äger troligen inte rum vid högre hastigheter. Jag tror Brazucan kommer att vara mer stabil än sina föregångare, säger doktor Simon Choppin, sportforskare vid Sheffield Hallam University.
Därutöver har Brazucan getts ännu mer luftmotstånd än Jabulanin, genom en mängd små prickiga upphöjningar, liksom djupare sömmar (1,56 mm jämfört med Jabulanins 0,48 mm). Detta är kritiskt för att ytterligare sänka – just det, knogbollshastigheten.
Men det där med att bollen är rund – ska vi prata fotbollsforskning kan man lägga till att den faktiskt inte alltid har varit det.
Det var först 1962 som dagens karaktäristiskt runda boll utvecklades, med hjälp av en teori från Arkimedes om att en nära perfekt boll skulle kunna skapas som en stympad ikosaeder. Denna skulle enligt den grekiske vetenskapsmannen bestå av tolv likformiga femhörningar (de svarta panelerna på klassiska fotbollar) och 20 likformiga sexhörningar (de vita panelerna). Redan de gamla grekerna kunde alltså slänga ihop en habil läderkula.
SÅ UPPSTÅR “KNOGBOLLSEFFEKTEN”
1. En fotboll far fram och delar luften i dess väg. Lika mycket luft passerar på båda sidorna. Rakt bakom bollen uppstår en ficka med instabil, turbulent luft. Bollen flyger rakt.
2. Vid en viss hastighet trycks luftdraget fast mot bollens yta och luftmotståndet minskar. Om bollens yta är ojämn sker detta lätt, redan vid en bollhastighet av 48 km/tim. En boll med slät yta behöver komma upp i en hastighet av 80 km/tim innan vinddraget växlar. Denna hastighet motsvarar till exempel en hård, men inte kanonhård frispark. Bollen flyger fortfarande rakt.
3. Eftersom det inte är någon skruv på bollen kan vindströmmen växla läge osymmetriskt så att bollen utsätts för en sidokraft. Bollen ändrar riktning. Vindflödet kan också växla fram och tillbaka och därmed få bollen att sicksacka i luften.
OLIKA FOTBOLLAR GENOM ÅREN
1960 — Den klassiska fotbollen
En traditionell fotboll består av 32 fem- och sexhörniga rutor som är ihopsydda för hand. Så har fotbollen sett ut sedan danska Select marknadsförde den 1952.
- Sömsdjup: 1,08 mm
- Delar: 32
- Total sömnlängd: 405 mm
2006 — VM i Tyskland – Bollen Teamgeist
Till VM i Tyskland 2006 hade fotbollstillverkaren Adidas utvecklat en ny boll med 14 bitar som sammanfogats med lim under värmetryck. Bollen blev rundare och slätare än någonsin, men den fick kritik för att den var för hal.
- Vikt: 442 g
- Omkrets: 69 cm
- Sömsdjup: 2,0 mm
- Delar: 14
- Total sömnlängd: 345 mm
2010 — VM i Sydafrika – Bollen Jabulani
Till VM i Sydafrika tvingades Adidas göra om bollen. Sömmarna var få och knappt en halv millimeter djupa. Det hjälpte föga att de åtta bitarna var lätt räfflade för att ge bättre aerodynamik. Spelarna var inte förtjusta i bollens oberäkneliga luftflykt.
- Vikt: 440 g
- Omkrets: 69 cm
- Sömsdjup: 0,48 mm
- Delar: 8
- Total sömnlängd: 203 mm
2014 — VM i Brasilien – Bollen Brazuca
Den nya bollen har ännu färre bitar än tidigare, men den sammanlagda längden på sömmarna är längre. Dessutom har den en skrovlig yta för bättre grepp och för att röra upp omgivande luft.
- Vikt: 437 g
- Omkrets: 69 cm
- Sömsdjup: 1,56 mm
- Delar: 6
- Total sömnlängd: 327 mm
UPPDRAGSGIVARE
Dagens Nyheter Resor
LÄNK
DATUM
2017/11/12
- Category Sydamerika, Vetenskap & Teknik