Hình ảnh quả bóng của World Cup dưới góc nhìn vật lý

Giáo sư Goff đã tiến hành kiểm tra và phát hiện ở hầu hết các quả bóng

Mỗi mùa World Cup khác nhau, chúng ta lại bắt gặp hình ảnh trái bóng tròn với thiết kế và màu sắc đặc trưng, riêng biệt. Điều này tạo nên một phần lý thú cho giải bóng đá sôi động và được mong chờ nhất hành tinh này. Cùng chúng tôi tìm hiểu đôi nét về những trái bóng quen thuộc này nhé. Mọi thông tin mới nhất về trận đấu cũng sẽ được chúng tôi cập nhật tại bongda24.

Cách di chuyển của bóng trong không khí là đặc điểm quan trọng nhất

Quả bóng là đồ vật quan trọng trong mỗi trận đấu. Chính vì thế, các đội bóng cũng như khán giả đều không mong muốn quả bán hoạt động một cách bất thường. Để có được những trái bóng hoàn hảo phục vụ cho các trận đấu, ban tổ chức đã rất dày công để thiết kế đem đến cho các cầu thủ cảm giác quen thuộc nhất. Cứ 4 năm, giáo sư John Eric Goff của đại học Lynchburg lại dành thời gian để phân tích các mẫu bóng World Cup mới nhằm tìm hiểu các yếu tố giúp cho quả bóng trở nên được hoàn hảo hơn.

Những bàn thắng làm rung khung thành, các cú sút phạt hay truyền xa đều xảy ra khi quả bóng bay trên không trùng. Chính vì thế, cách trái bóng di chuyển trong không khí là đặc điểm quan trọng nhất trong việc thiết kế. Các nhà sản xuất luôn lựa chọn những vật liệu tốt nhất, tính toán số lượng các miếng ghép hợp lý cùng các kết cấu bề mặt để đảm bảo tốc độ di chuyển của bóng trong không khí.

Quả bóng là đồ vật quan trọng trong mỗi trận đấu World Cup
Quả bóng là đồ vật quan trọng trong mỗi trận đấu World Cup

Sự tác động của dòng chảy rối và dòng chảy thượng tầng lên trái bóng

Khi bóng di chuyển sẽ xuất hiện một lớp không khí tĩnh tạo ra lớp ranh giới bao quanh ở một số vị trí của quả bóng. Ở tốc độ thấp, mặt trước của bóng sẽ được bao phủ bởi lớp ranh giới này và sự vận động của không khí phía sau bóng được gọi là dòng chảy tầng. 

Khi di chuyển nhanh hơn, quả bóng sẽ được bao phủ lớp ranh giới nhiều hơn và khi luống khí được tách ra khỏi bề mặt bóng sẽ xuất hiện các xoáy cuộn. 

Nó được gọi là dòng chảy rối. Khi tính toán tác động của không khí lên trái bóng, các nhà vật lý sẽ sử dụng thuật ngữ hệ số cản. Hệ số cản của không khí càng cao thì trái bóng chịu lực cản càng nhiều và tốc độ di chuyển sẽ bị chậm đi.

Ở tốc độ thấp, mặt trước của bóng sẽ được bao phủ bởi lớp ranh giới này tại World Cup
Ở tốc độ thấp, mặt trước của bóng sẽ được bao phủ bởi lớp ranh giới này tại World Cup

Hệ số cản của dòng chảy thượng tầng thường cao gấp 2,5 lần dòng chảy rối. Do vậy, quả bóng có bề mặt càng gồ ghề thì lực cản của không khí tác động lên càng ít. 

Trong bóng đá, tốc độ chuyển từ dòng chảy rối sang dòng chảy thượng tầng là rất quan trọng bởi nó tác động trực tiếp lên tốc độ di chuyển của trái bóng. Dòng chảy thượng tầng bắt đầu cành nhanh thì trái bóng sẽ di chuyển chậm và ngắn. Chính vì thế, việc nghiên cứu để hạn chế được lực cản của không khí là rất quan trọng và không hề dễ dàng.

Quả bóng World Cup qua các thời kỳ dưới thiết kế của Adidas

Từ năm 1970, Adidas trở thành nhà cung cấp bóng cho các giải đấu World Cup. Các quả bóng được cấu tạo từ 32 miếng da trong đó có 20 miếng hình lục giác và 12 miếng có hình ngũ giác. Quả bóng bắt đầu thay đổi vào năm 2006 tại Đức. 

Quả bóng Teamgeist được cấu tạo chỉ từ 14 mảnh liên kết với nhau thay vì khâu như trước đây. Các phần mối nối được gắn keo ngăn thấm nước khiến cho trái bóng không bị ảnh hưởng trong những ngày ẩm ướt, mưa gió.

Quả bóng Teamgeist cấu tạo chỉ từ 14 mảnh liên kết với nhau thay vì khâu như trước đây
Quả bóng Teamgeist cấu tạo chỉ từ 14 mảnh liên kết với nhau thay vì khâu như trước đây

Trong 3 mùa giải gần đây nhất, Adidas đã tìm cách để cân bằng số mảnh ghép, đường nối cùng kết cấu bề mặt quả bóng. Quả bóng Jabulani trong mùa thi đấu năm 2010 tại Nam Phi xuất hiện với đường viền ngắn hơn, số mảnh ghép cũng ít hơn, chỉ có 8 miếng. 

Tuy nhiên, Jabulani bị giảm tốc đột ngột nên ảnh hưởng tới quá trình thi đấu của các cầu thủ. Khi giáo sư Gof cùng các cộng sự nghiên cứu, họ nhận thấy trái bóng Jabulani quá trơn nhẵn khiến cho hệ số cản bị cao hơn so với Teamgeist năm 2006. Quả bóng được sử dụng vào năm 2014 tại Brazil và 2018 tại Nga được thiết kế từ 6 mảnh ghép có hình dáng khác thường. Dù kết cấu bề mặt khác biệt nhưng cả hai trái bóng đều có cùng đặc điểm khí động khiến cho các cầu thủ yêu thích hơn cả.

Đặc điểm của quả bóng World Cup 2022

Giống như mọi kỳ thi đấu khác, mùa thi đấu lần này, trái bóng cũng được các nhà thiết kế cải tiến để trở thành quả bóng phù hợp nhất đối với các cầu thủ.

Cấu tạo từ 20 mảnh ghép với độ nhẵn được cân bằng

Quả bóng dùng cho năm nay được mang tên Al Rihla với 20 mảnh ghép và được in mực nước, gắn keo chắc chắn. Bóng được ghép từ 8 mạng hình tam giác cùng 12 mảnh lớn hơn có hình dáng giống kem ốc quế. Adidas không sử dụng các họa tiết nho ra để làm tăng độ ráp trên bề mặt bóng giống như các năm trước. 

Thay vào đó, Al Rihla được thiết kế với nhiều vết lõm giúp cho bề mặt bóng trở nên trơn nhẵn mà vẫn giảm được hệ số lực cản của không khí. Để có thể cân bằng được độ nhẵn, các nhà thiết kế sử dụng các đường nối rộng và sâu hơn cho quả bóng Al Rihla.

Tốc độ di chuyển của trái bóng trong không khí

Giáo sư Goff đã tiến hành kiểm tra và phát hiện ở hầu hết các quả bóng xuất hiện chuyển tiếp giữa hai dòng chảy khi đạt tốc độ 58km/h, chỉ riêng Jabulani là 82km/h. 

Do đó, các cú sút phạt có tốc độ 97km/h sẽ chịu tác động lớn từ lực cản và khó dự đoán hơn khi sử dụng bóng Jabulani. Al Rihla  năm nay có đặc điểm khí động giống với hai mùa trước nên các cầu thủ sẽ có cảm giác quen thuộc hớn. Điều này giúp cho các cầu thủ có được những màn trình diễn tốt nhất.

Giáo sư Goff đã tiến hành kiểm tra và phát hiện ở hầu hết các quả bóng
Giáo sư Goff đã tiến hành kiểm tra và phát hiện ở hầu hết các quả bóng

Những trái bóng World Cup tưởng chừng như đơn giản nhưng lại được nghiên cứu và thiết kế hết sức phức tạp. Điều này giúp cho những trái bóng trở nên hoàn hảo hơn, đem đến những màn trình diễn đỉnh cao của các cầu thủ. Còn rất nhiều thông tin thú vị khác, chúng tôi sẽ cung cấp tới bạn trong những bài viết tiếp theo nhé.