Skruvade skott

FOTBOLLSVETENSKAP Nu när försäsongsträningen strax startar så tänkte jag komma med lite tips ur lådan för fotbollsvetenskap. Finns det något att lära sig av vad akademiker plitat ner på papper i tidskrifter? Från min egen forskning så skulle jag endast långsökt kunna hjälpa till med lite idéer om man fick för sig att spela fotboll på Pluto. Dock finns det andra forskare som skrivit artiklar som spelarna skulle kunna dra lärdom av redan nu, innan den interplanetära fotbollsserien har startats.
Tidigare har jag skrivit om varför offside döms felaktigt och hemmaplansfördel. Denna gång tänker jag fokusera på skruvade skott och vad vetenskapen har att säga om dem. Vem gillar inte att se vackert skruvade skott gå i mål? Vare sig det är en frispark som ger ett vinnande mål på övertid eller om det är ett lömsk tåpaj som går in precis vid roten av tvättställningen i trädgården där hemma.
Om de blåvita spelarna kunde bättre förstå vad som ligger bakom skruvade skott så kanske vi får se fler fina mål kommande säsong.
Det finns olika aspekter kring skruvade skott som har studerats, dels kontakten mellan fot och boll samt bollens flykt genom luften.

I en artikel av T. Asai et al i Sports Engineering 5, 183 (2002), så har man med höghastighetskamera studerat kontakten mellan fot och boll och hur den resulterar i skruv hos bollen. Till att börja med så konstateras det att benrörelsen för ett skruvat skott med vrist är mer komplex än för skott med sidan av foten. Genom studera bilder från en höghastighetskameran när spelare slagit till en boll och sedan observerat vilken skruv bollen fått så har man byggt upp datormodeller för att kunna testa olika parametrar som var på bollen foten träffar och vilken friktion som man har mellan boll och fot.
Föga förvånande så kom man fram till att ju längre ut från centrum som man träffade bollen och ju högre friktion det var mellan fot och boll desto mer rotation fick man. Men även vid ingen friktion så kan man få rotation på bollen. Detta kommer från att bollen deformeras när den träffas av foten. Den största effekten kommer dock från var på bollen som foten träffar.
Slutsatsen i artikeln för att få maximal skruv på sitt skott så skall bollen träffas 12 cm från bollen centrum. Visserligen sjunker hastigheten på bollen med ökad skruv, men det får man ta om man inte vill skjuta hårda dönare.

I en studie om hur bollar beter sig i luften på physicsweb.org så går man igenom olika faktorer som bollens rotation och hastighet genom luften.
Krafter som påverkar bollen är dels luftmotståndet, som beror på bollens fart och bollens ytstruktur, och dels lyftkrafter som kommer från att bollen roterar.
Lyftkraften, eller Magnuseffekten (efter den tyske fysikern Gustav Magnus), kommer av att rotationen av bollen skapar tryckskillnader omkring bollen. Skillnaden leder till att bollen kommer att förflyttas åt det hållet som man har det lägre trycket. Har man sidoskruv så får man sidledsrörelse, och om man har under- eller överskruv så får man uppåt- eller nedåtrörelse.

I ett räkneexempel så kommer man fram till att en typisk fotboll som skjuts från 30 m avstånd kan fås att förflytta sig 4 m i sidled från den ursprungliga riktningen som den skulle haft om det inte var någon rotation på bollen.
För luftmotståndet så finner man att tvärt emot vad man skulle kunna tro från början så sjunker luftmotståndet för bollen i ett hastighetsintervall om man kan få tillräckligt hög hastighet på den. Detta har med bollens ytstruktur och hur luften flödar kring den. Vid lägre hastighet har man ingen turbulens kring bollen och det leder till högre luftmotstånd. Vid högre hastighet så får man turbulens som ger ett lägre luftmotstånd. Detta leder till att om man kan trycka iväg bollen med tillräckligt hög fart så kommer den inte att sakta ner så snabbt! Så om man skjuter riktigt jäkla hårt så skapar man dubbla problem för den burväktare som skall försöka mota ens kanon mot målet. Vad jag kan utläsa så behöver man komma upp i 25 m/s på bolluslingen, vilket för min egen del ligger utanför min förmåga.

När man studerar kombinationen av dessa två effekter, skruv och hastighet, så kom man fram till att en långsam boll påverkas mer av bollens rotation än om man har en snabb boll med samma rotation.
Det är här som man kan börja jämföra med Roberto Carlos frispark mot Frankrike i för-VM 1997, 22 minuter in i matchen. Vid en första anblick så kan man tycka att bollen beter sig konstigt vid denna frispark, men med hjälp av vad jag just gått igenom så går det att förklara utan att ta till magi.
Om man tittar på hur bollen rör sig så kan man först notera att bollen går fort som fan, uppskattad någorlunda officiellt till lite över 30 m/s, och att den roterar som bara den. Detta leder till att bollen till att börja med ser ut att gå rakt ut mot bollkallarna vid sidan av målet, utan att ha så mycket skruvrörelse. Detta förklaras av det att en riktigt snabb boll inte påverkas så mycket av bollens rotation.
Plötsligt så verkar bollen få grepp i luften och börjar skruva sig så att den till slut går in vid Barthez stolpe utan att han börjat röra sig för att rädda skottet. Det passar in på beskrivningen att när bollen som inte påverkats av rotationen tidigare plötsligt får “bett” i luften när bollen saktat ner tillräckligt och börjar skruvas.
Med lite kunskap bakom så blir frisparken inte så svår att förstå, även om den fortfarande med största säkerhet är svår att utföra.

Här väljer jag att avsluta genomgången av vad vetenskapen har att säga om skruvade skott. Det finns andra situationer, som att under- och överskruv på bollen ger kortare och längre skott, men de lämnas för den enskilda läsaren att studera.

Uppslag för andra fotbollsvetenskapsartiklar, relaterat till de skruvade skotten, skulle kunna vara:
Vad är skillnaden mellan ett tungt och ett rappt skott? Skjuter stora killar tunga skott och små killar skjuter rappt?
Jag har hittat några referenser kring bollens fart efter att den skjutits och hur den påverkas av benens position, rörelse av bäckenben och musklernas massa. Kanske blir det om detta nästa gång.