Srpen 2006

Vědci odhalili záhadu falšované střely

Jaroslav Petr

Do služeb fotbalu vstoupila špičková věda. Fyzikové pomáhají pochopit mistrovské kousky hvězd typu Backhama, Ronaldinha nebo Nedvěda. Větrný tunel, vysokorychlostní kamery a špičková počítačová simulace pomohly britským fyzikům z university v Sheffieldu odhalit tajemství falšovaných střel.

Do historie fotbalu vstoupil falšovaný kop například v podání Roberta Carlose při zápase brazilské reprezentace s Francií v roce 1997. Brazilský hráč vystřelil z dobrých třiceti metrů. Francouzský reprezentační brankář Fabien Barthez zůstal v klidu. Míč mířil zjevně mimo. Stejnému dojmu propadl i podavač balonů, který se krčil vedle branky v obavě, že ho prudká střela strefí. Jenže dráha míče se náhle stočila doleva. Skrčeného chlapce Brazilcova střela ani v nejmenším neohrozila. Skončila k Barthezovu zděšení v síti. Brazilští fanoušci mohli zbořit stadion. Francouzi jen nevěřícně kroutili hlavami.

Britští vědci došli k závěru, že falšované střely, při kterých míč nejprve letí víceméně rovně a teprve v druhé části své dráhy se prudce stočí, jsou výsledkem působení tzv. Magnusova efektu. Ten popsal poprvé už v 19. století německý fyzik Gustav Magnus při studiu dráhy dělostřeleckých granátů. Německý vědec jako jeden z prvních pochopil, že dráhu letícího objektu ovlivňují tři základní veličiny: rychlost, rotace tělesa kolem vlastní osy a odpor vzduchu. Britští fyzikové zjistili, že stejné zákonitosti určují i dráhu fotbalového balonu při falšovaných střelách. Hráč při kopu uděluje míči vysokou rotaci. Za jedinou sekundu se meruna otočí kolem své osy přinejmenším desetkrát. Zároveň se pohybuje vysokou rychlostí. Zpočátku je to více než sto kilometrů v hodině a vzduch kolem míče víří tak divoce, že se rotace neprojeví. Díky tomu letí meruna rovně a její rychlost postupně klesá. K zásadní změně dochází, když rychlost klesne na čtyřicet kilometrů v hodině.

V té chvíli se proudění vzduchu kolem balonu náhle „uhladí“ a vzdušné víry zmizí. Při nižší rychlosti a „hladkém“ proudění vzduchu se prosadí efekty vyvolávané rotací míče. Na jedné straně se točí ve směru svého letu a na druhé straně proti směru letu. Vzduch tak obtéká povrch míče z každé strany jinou rychlostí, a proto na něj působí z každé strany i jiný tlak. Vzniká tzv. Magnusova síla, která tlačí na míč ze strany a silně zakřiví jeho dráhu.

Falšovaná střela je výsledkem složité souhry mnoha faktorů. Okamžik „urovnání“ vzdušných vírů ovlivňuje do značné míry povrch míče a materiál, z kterého je vyroben. Rotaci meruny určuje nejen úhel, pod kterým hráč do míče kopne, ale i momentální klimatické podmínky. V suchém vzduchu rotuje míč více než ve vlhkém a mokrý se točí méně než suchý.

Bezmocný brankář

Na obranu Fabiena Bartheze je nutno říci, že neměl velkou šanci proti falšovanému kopu uspět. Dokazují to výsledky výzkumu Cathy Craigové a jejích kolegů z Queen's University v severoirském Belfastu. Vědci si k pokusům pozvali dvacítku profesionálních fotbalistů z italského AC Milan, francouzského Olympique de Marseille a německých klubů Bayer Leverkusen a Schalke 04. Devíti brankářům a jedenácti hráčům z pole promítali počítačové simulace přímých střel i falšovaných kopů. Hráčům se na monitoru nabízel stejný pohled jako brankáři stojícímu uprostřed branky. Dráhu přímých střel odhadovali fotbalisté velmi přesně a zareagovali na ni správně s potřebným předstihem. Falšovanými kopy se však nechávali nachytat. Zasahovali chybně nebo pozdě. Kupodivu na tom nebyli v odhadu dráhy míče lépe ani profesionální brankáři. Mýlili se stejně často jako hráči z pole.

Cathy Craigová a její kolegové z výsledků testů zveřejněných v německém vědeckém časopise Naturwissenschaften usuzují, že lidský zrak má vrozená omezení a ta mu nedovolují správně předvídat pohyb míče po falšovaném kopu. Tuto slabinu nekompenzuje ani zkušenost a trénink profesionálních brankářů.

Při vhazování autu fyzikální zákony neplatí

Dlouhý hod od postranní čáry patří k mistrovským kouskům některých fotbalistů. Dokáží hodit míč vlastnímu útočníkovi za zaskočené obránce. Navíc při vhazování neplatí pravidlo o postavení mimo hru, takže útočník může převzít míč prakticky kdekoli - pokud tam ovšem jeho spoluhráč od postranní čáry dohodí.

Na první pohled jsou fyzikální zákonitosti autového vhazování jasné a řídí se jednoduchými pravidly. I žáci základní školy si z hodin fyziky pamatují, že nejdál doletí těleso, které je vrženo pod úhlem 45 stupňů. Platí to například pro projektily vystřelené z děla. Sportovci ale vědí, že k úspěchu vedou hody a vrhy pod menším úhlem. Diskaři a oštěpaři proto vypouštějí své nářadí pod úhlem 30 až 35 stupňů.

„Fyzikové měli s vysvětlováním této skutečnosti velké potíže,“ říká Nicholas Linthorne z Brunel University v britském Uxbridge. Spolu s kolegou Davidem Everettem se Linthorne pokusil přijít na kloub dlouhým autovým hodům. Britští fyzici zjistili, že ani v tomto případě teoretické pravidlo o ideálním pětačtyřicetistupňovém úhlu hodu neplatí. Everett a Linthorne natočili na video hráče při hodech fotbalovým míčem pod různými úhly a měřili rychlost míče, jeho dráhu a trvání letu. Výsledky pak převedli do řeči fyzikálních rovnic.

Modelace hovořily jasnou řečí. Fotbalista si nemusí úhel vhazování příliš hlídat. Optimum se pohybuje v rozmezí 20 až 35 stupňů. A proč se liší od teoreticky ideálních 45 stupňů? Linthorne a Everett dokázali, že anatomie těla předurčuje člověka k maximálnímu využití síly při hodech pod nízkým úhlem. Při takových úhlech dokážeme házenému předmětu udělit největší rychlost.

Většina fotbalistů se ve fyzikálních zákonech nevyzná. Optimální úhel, pod jakým mají házet míč z autu, ale dávno odhalili metodou pokusů a omylů. Profesionálové házejí míč v ideálním úhlu a většinou se od něj neodchýlí o víc než několik málo stupňů. Přesto může fyzika hráčům pomoci. Někdy totiž není nejdůležitější, jak daleko míč doletí, ale jak rychle se dostane tam, kam má. Rychlejší let míče dovoluje útočícímu mužstvu uplatnit moment překvapení.

Linthorne a Everett zjistili, že snížení úhlu hodu o několik málo stupňů nemá velký vliv na délku hodu, ale dramaticky zvýší rychlost hozeného míče. I tohle tajemství však už hráči dávno intuitivně odhalili. Většina týmů má pro autová vhazování specialisty, kteří zvládají jak dlouhé, tak i „rychlé“ hody. „To všechno je výsledek tréninku,“ říká Linthorne. „Vlastně jde jen o to, aby trenéři nevnucovali hráčům na základě mylných představ o fyzikálních zákonitostech autového vhazování chybné návyky.“

(Lidové noviny, www.lidovky.cz)