و توی دروازه!

نویسنده: مهسا حاجیان

احتمالاً جوون­‌تر از اونی هستید که به‌صورت زنده، شاهد شوت معروف روبرتو کارلوس بوده باشید، اما شاید ویدئوهای اون رو دیدید. ضربۀ کات‌­داری که منجر به گل شد. داستان از این قراره که بعد از شوت توپ توسط سنیور* کارلوس، توپ تو میونۀ راه تصمیم گرفت مسیرش رو عوض کنه و بره تو دروازه. احتمالاً مشابه این شوت رو توی کارتون فوتبالیست‌­ها هم دیدید. توپی که در حال رفتن سمت باقالیا بود، توی قسمت بعد یکهو مسیرش عوض می‌شه و می‌ره توی دروازه! حالا شاید اون‌موقع براتون سوال نشد که یعنی چی! چجوری این اتفاق افتاد؟ شاید با خودتون گفتین «کارتونه دیگه، اغراق می‌کنن!». شاید هم کنجکاوی کودکی به بی­‌خیالی اون دوره غلبه کرده باشه و دنبال دلیلش رفته باشید. در هر حال، من قراره الان علت این پدیده رو ساده و مختصر براتون توضیح بدم.

علت عوض‌شدن مسیر حرکت توپ، اثر مگنوسه. داستان از این قراره که اگر یک جسم استوانه­‌ای یا کروی (مثلاً همین توپ فوتبال) توی یه سیال (سیال رو می‌دونید چیه دیگه؟ به گازها و مایعات می‌گن سیال) روبه‌جلو حرکت کنه و هم‌­زمان دوران هم داشته باشه (یعنی دور خودش بچرخه)، یه نیروی عمود بر مسیر حرکت بهش وارد می‌شه که بهش می‌گن نیروی مگنوس. به شکل زیر دقت کنین:

این تصویر نمای بالای یه توپِ در حال حرکت به سمت چپه. (یعنی داریم از بالا به توپ نگاه می­‌کنیم و توپ هم داره به سمت چپ می‌ره.) توپ در حال حرکت، وقتی هوا رو کنار می‌زنه، فشار هوای پشتش نسبت به بقیۀ قسمت‌ها کمتر می‌شه. چرا؟ چون توپ موقع حرکت، هوا رو به سمت راست و چپ کنار زده و این هوا تا بخواد از اون قسمت‌ها بیاد پشت توپ، یکم زمان می‌بره. این اختلاف فشار باعث می‌شه مولکول‌های هوا بخوان به اون قسمت کم‌­فشارتر برن. (کلاً این مولکولای هوا موجودات اهل تعادلی­‌ان. اگه یه جا فشارش به نسبت کمتر باشه، سریع به اون سمت می‌رن تا فشار تو کل ناحیه برابر شه). واسه همین به اون سمت حرکت می‌کنن، که می‌شه سمت راست.

می‌­بینیم که توی این تصویر، توپ یه چرخش ساعت‌گرد هم داره. در قسمت بالای تصویر، جهت چرخش توپ با جهت حرکت سیال یکسانه و سیال مجاور توپ به‌علت اصطکاک همراهش کشیده می‌شه و به‌سمت پایین انحراف پیدا می‌کنه (به‌نحوی هوا می‌خواد همون مسیر چرخش توپ رو تقلید کنه). در قسمت پایین تصویر، جهت گردش توپ با جهت حرکت سیال یکسان نیست و در نتیجه مسیر سیال تغییر خاصی نمی‌کنه، فقط یه‌مقدار سرعتش کم می‌شه.

خب حالا می‌ریم سراغ قانون سوم نیوتن. قانون سوم رو یادتونه؟ توپ الان اومده و هوای مجاورش رو پایین کشیده؛ یعنی نیرویی رو به سمت پایین بهش وارد کرده. بعد هوا هم همون نیرو رو ولی در خلاف جهت، به توپ وارد می‌کنه. این نیرو در نهایت باعث تغییر مسیر توپ می‌شه (چون راستاش عمود به مسیر حرکت توپه، اگه با مسیر حرکت توپ هم‌­راستا بود این‌طور نمی‌شد، فقط سرعت توپ رو کم و زیاد می‌کرد) و بهش می‌گن نیروی مگنوس.

حالا یه سوال! به نظر شما حداقل مسافتی که توپ باید طی بکنه تا این نیرو موفق بشه جهت توپ رو تغییر بده چقدره؟ این مسافت به چه عواملی بستگی داره؟ شدت ضربۀ وارد به توپ؟ دمای محیط؟ شما بگید! توی رستااینفو (@Rastaiha_info) منتظرتون هستیم.

پانویس:

* آقا، Senhor