為什麼足球會在空中轉彎?

琥珀
琥珀自由球時,球有時會在空中轉彎飛進球門。這是怎麼回事呢?
30秒看懂答案
琥珀關鍵在於球的旋轉。

一邊旋轉一邊飛行的球,會把周圍的氣流往一邊帶,左右兩側因此產生壓力差。這個壓力差把球往旁邊推,球就彎了。這種現象稱為馬格努斯效應。自由球的轉彎射門,也可以用這股力來解釋。

放在草地上的白色與深藍色足球
足球在帶著旋轉踢出時,會在空中彎曲。照片:Wutthichai Charoenburi from Bangkok / CC BY 2.0 / 維基共享資源

旋轉會改變氣流

足球會在空中彎曲,是因為球一邊旋轉一邊飛行。踢球時摩擦球的邊緣,球就會旋轉起來。這麼一來,球周圍的氣流就會被帶著,往旋轉的方向流動。

壓力差把球往旁邊推

這時,球的一側空氣流得比較快,另一側則比較慢。空氣流得快的一側壓力較低,另一側壓力較高。這個壓力差把球往旁邊推。這股力與旋轉軸、氣流方向都成直角。球像這樣往旁邊偏移的現象,就稱為馬格努斯效應。NASA的格倫研究中心也說明,旋轉的足球所受的這股力,就是繞過守門員的「轉彎踢球」的來源。

圖:球如何被往旁邊推
旋轉的球旋轉氣流快壓力低氣流慢壓力高被推向側邊

羅貝托卡洛斯的自由球

常被提起的著名例子,是1997年巴西的羅貝托卡洛斯(Roberto Carlos)的自由球。根據物理雜誌《Physics World》的報導,當時球放在距離球門約30m的位置。這一球用左腳外側踢出,大幅彎曲後飛進了球門。它也成了科學家研究球如何彎曲的題材。

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琥珀據說羅貝托卡洛斯的那記自由球,甚至成了科學家研究的題材。

踢得越遠,越會畫出螺旋

2010年,巴黎的物理學家大衛凱雷(David Quéré)等人發表了研究這記射門的論文。他們確認馬格努斯效應就是球彎曲的原因,同時也發現,隨著球速變慢,軌道會像「螺旋」一樣彎曲。據說在足球上,這個「螺旋」大約會在球飛了40m之後出現。

想知道更多

  • NASA介紹了計算足球彎曲力量大小的公式,會用到球的大小、旋轉和速度等。
  • 2010年的研究由巴黎ESPCI與巴黎綜合理工學院的物理學家完成,結果發表在科學雜誌《New Journal of Physics》上。
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琥珀是旋轉造成的氣流差異,把球往旁邊推。

三選一小測驗

球在空中彎曲的原因是?

看答案
  1. 旋轉產生的力
  2. 經常有側風吹
  3. 踢了球會變形

旋轉產生的力 旋轉的球會讓左右兩側的氣流不同,壓力差把它往旁邊推。這種現象稱為馬格努斯效應。

參考資料

  1. The physics of footballPhysics World (Institute of Physics)(英文)
  2. Soccer Ball Aerodynamics (Lift of a spinning ball)NASA Glenn Research Center(英文)
  3. Scientists uncover secret of Roberto Carlos goalNBC News (Associated Press)(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。