Hur påverkar lufttrycket på en fotbollskula den avstånd det går när sparkas?

Även amatörvuxna spelare kan boa en fotboll 50 meter eller mer ner i fältet, från målområdet förbi halvvägsbanan och professionella målvakter som Manchester Uniteds Edwin van der Sar kan göra bollen segla tre fjärdedelar av längden på kasta. En distansspark kräver att bollen pumpas upp för att vara acceptabelt hård, som domaren testar före matchen genom att trycka på sina palmer på båda sidor av bollen strax före avfarten. Ingenjörer och idrottsforskare - såväl som vetenskapsmässiga deltagare - har ägnat sig åt att lära sig hur lufttrycket påverkar avståndet som en fotboll går när den sparkas.

En ung man sparkar en fotboll. (Bild: Rolf Bruderer / Blendbilder / Getty Images)

Krav

FIFA, den internationella styrelsen av fotboll, kräver att vuxna spelare använder en boll mellan 27 och 28 tum runt, mellan 14 och 16 oz. i vikt och trycksatt till ekvivalenten 0,6 till 1,1 atmosfärer, vilket översätter till 8,5 till 15,6 pund per kvadrattum. En bolltrycksmätare, med en nål som går i fotbollsventilen och en ratt som mäter upp till 20 psi, kan berätta exakt om bollen ligger inom det mandatområdet. En billigare träningsboll kan märkas för att uppblåsas inom intervallet 6 till 8 psi; i det här fallet kommer domaren att bestämma sig genom att känna bollen om att hålla sig inom tillverkarens rekommendation eller öka trycket till ett minimum av 8,5 psi, noterar US Soccer Federation på webbplatsen Fråga en Soccer Referee.com.

effekter

Ju högre lufttrycket inom fotboll, desto längre kommer det att gå när det sparkas, skriver ingenjör och fotbolls-entusiast Bruce Rigsby på webbplatsen Soccer Ball World.com. Din spark överför mer energi till en styv boll jämfört med en svampig, eftersom mindre energi försvinner för deformation av bollens yta. Således påverkar omfattningen av lufttrycket i bollen hur långt det seglar ut från foten. Samma begrepp gäller med annan uppblåst sportutrustning: En basket hoppar mindre om den inte är uppblåst ordentligt, och ett cykeldäck kontaktar mer av vägen om den är underflödad, vilket minskar prestanda.

överväganden

Atmosfäriskt lufttryck påverkar också avståndet bollen reser när sparkas, Rigsby stater. Ju lägre tryck, desto mindre friktion. En boll sparkad på höjd i Mexico City, till exempel, reser längre än en boll sparkad på havsnivå i Miami Beach. Detta är samma princip som leder till att så många hemlöpningar slås på Colorado Rockies 'hem, Coors Field, en mil över havet, eftersom en baseball också reser med mindre friktion vid höjd.

Ansökan

Principerna för hur lufttrycket påverkar en sparkad fotbollsresa gör ämnet lämpligt för testning som en del av ett vetenskapligt mässprojekt. Science educator och författare Muriel Gerhard of Education.com rekommenderar att blåsa en fotboll på låga, medelstora och höga nivåer och sparkar bollen på samma kraft i ett gym. Ha en hjälpare markera den plats där bollen landar varje gång. Utför tre tester vid varje tryck, registrera resultaten och genomsnittsa dem. Skapa en linjediagram av data, och rapportera om din initiala hypotes och hur resultaten leder dem ut.