FIFA世界杯™球队与哪个球练习有关系吗？

Adidas®Telstar®足球是2018 FIFA World Cup™的官方球，Nike®OrdemV足球在欧洲七个最大的国家联赛中使用，包括前三名：西班牙La Liga，英语，英语英超联赛和意大利意甲A。我们讨论了一个实验设置，用于测量这两个足球的终极速度查看是否有可能影响球员性能的差异。这是我们发现的...

设置足球实验

我们已经得出结论，悬挂在叶片鼓风机的管子上方的足球球的位置应与终端速度成反比。因此，较高的球位置对应于较低的末端速度，较低的末端速度表示较高的阻力系数（C_d）。我们估计一个C_d0.2和0.15的值应至少在叶吹管管上方的球位置差15％。我们得出的结论是，我们将能够衡量这种差异！

所以，我们去了。我们在波士顿的视频团队根据我非常严格的说明建造了测试台。我什至让他们穿白色实验室外套，剃光并剪头发 - 所有这些都是为了进入正确的测量模式。“高科技”钻机如下图所示。

在概念证明期间，由波士顿视频团队设立了高科技钻机。不幸的是，他们都没有穿实验室外套，也没有刮胡子！也许他们也站在离墙壁太近的地方。稍后纠正了管道，因为有点弯曲。

测量从球到管的距离

好吧，也许这不是高科技测试台，也许我们的团队毕竟没有刮胡子，但是测量结果很好。下面的视频显示了Adidas®Telstar®Ball和Nike®Ordem V球，悬挂在叶吹风机的气流中。我们还可以看到测量球位置的校准标尺。

一旦球悬停在叶吹管管上方相对稳定的点上，我们就可以在每个时间序列中采样约110-150点。出于商标原因，我们之后从球中删除了徽标。但是两个球都是两个制造商的真实高端球。Nike®Ordem V球是冬季球，但除了颜色外，还应该是常规的Nike®Ordem V球，带有Nike®EeroWtracBall凹槽和微骨架的外壳。

Adidas®Telstar®（Top）和Nike®Ordem V（底部），由叶吹风机闪闪发光。

在制备过程中，我们还测量了两个球的直径和质量。这两个球的直径大致相同：adidas®Telstar®球21.9厘米，Nike®Ordem V球21.7厘米（两个球舍入到22厘米）。Adidas®Telstar®球的质量为430 g，Nike®Quertem V球的质量为435 g。当然，这取决于两个球的压力。我们试图抽出它们以获得相同的质量。质量的差异约为1.2％，我们认为这是可以接受的。

结果：哪个球最适合FIFA World Cup™准备工作？

结果呢？下图显示了两个测量系列的叶吹管管上方的球位置。两个球徘徊在相似的值周围。如果阻力系数的差异约为0.05（0.2比0.15），则我们应该能够在两个球的平均位置看到几乎2 cm的差异。

运动的幅度约为1.6-1.7厘米，而Adidas®Telstar®Ball的平均值约为13.5 cm，Nike®Ordem V Ball的平均值为13.7。但是，正如我们从图中可以看到的那样，这种差异明显小于悬停的幅度。差异并不显着。在没有测量的位置差异中，我们从计算中估计的2 cm的位置差异，如果两个球有很大的差异，C_d值。

Adidas®Telstar®Ball（蓝色正方形）和Nike®Ordem V Ball（橙色三角形）的管子上方的位置。

一个有趣的细节是，两个球之间悬停的频率略有不同。Nike®Ordem V球显示出较低的频率，尽管差异很小：ADIDAS®TELSTAR®球的0.78 Hz和Nike®ordem V球的0.62 Hz。在所有测量值中都可以看到这种行为：ADIDAS®TELSTAR®球频率在0.74至0.78 Hz之间变化，而Nike®Ordem V球在0.62和0.68 Hz之间变化。

这种正弦行为的原因是什么？可以是叶子鼓风机吗？如果是这样，那么两个球的频率都相同。差异很小，因此我们不能完全排除叶吹器会产生这些波动。但是，这可能是球后大规模涡流分离的频率。球后面的涡流和醒来使它在球没有旋转时向侧面和向下移动。效果称为指节球效应或者海滩球效果。频率肯定在该范围内。

因此，通过我们的实验，我们可能检测到两个球之间的差异。较高的频率应意味着球后面的唤醒较小，这也意味着较小的涡流。较小的唤醒可能是由于面向风的球表面上的湍流发作而引起的。

是什么造成差异？

下图显示了Adidas®Telstar®球的面板，这些面板被焊接的接缝隔开。接缝的总长度约为4.30 m，相比之下，Adidas®Brazuca®球3.22 m，常规32-Panel Ball的总长度为3.22 m，3.53 m。接缝的深度约为1.5毫米，与Adidas®Brazuca®球大致相同，并且比缝合球更深。

在ComsolMultiphysics®软件中绘制的Adidas®Telstar®球面板的表示，以测量接缝的总长度。188金宝搏优惠

与常规32-Panel球相比，Nike®Ordem V的总接缝长度也更高。在这种情况下，我们的凹槽可能应该模仿接缝，它们将每个较大的五角形分为较小的单位。这导致了12个常规的五角面和20个六角形面，其中20个六角形面部均由中间的保险丝焊接接缝分开。这给出了AeroWtrac凹槽的估计模拟接缝长度约为4.14 m，而熔融焊接接缝的估计为2.37，总计6.51 m！接缝比凹槽窄。凹槽的深度约为1.5毫米，而保险丝焊接的接缝深度为1.2 mm。

Nike®Ordem V球的单元电池的表示。该球由12个保险丝焊接的五角形但弯曲的单元细胞（蓝色边缘）和带有较小五角形的凹槽和线条（灰色）组成。

Nike®Ordem V球中有十二个面板。此处显示的表示形式分为三种不同的颜色。每个面板内部是Nike®AeroWtrac凹槽。

与常规的32-Panel球相比，两个球的“接缝”（或模仿接缝的凹槽）大得多。Nike®Ordem V球的较宽凹槽的长度和深度与Adidas®Telstar®Ball的深度和总接缝长度相当。这是什么意思？接缝的总长度较大，Nike®Ordem V球的凹槽应导致较高的阻力系数。可能是这种情况，但是与Adidas®Telstar®Ball相比，差异相对较小，因为我们在悬浮高度上根本没有看到任何差异。

Adidas®Telstar®Ball（左）和Nike®Ordem V球（右）的接缝。

较长的接缝可能意味着与Adidas®Telstar®Ball相比，Nike®Ordem V球的湍流边界层在较低的速度下是稳定的。因此，两个球在阻止危机，边界层从湍流变为层流，adidas®Telstar®Ball的速度更高。但是，考虑到球表面的结构和接缝长度的非常高的值（与以前的球相比，例如Adidas®Brazuca®Ball和Jabulani®Ball），这种差异可能很小。ADIDAS®TELSTAR®BALL的矩形烙印类似于普通的编织结构，而Nike®Ordem V Ball具有非常谨慎的圆形投影，并平行于保险丝焊接接缝。Adidas®Telstar®Ball的表面结构更为明显，应降低阻力危机时的速度，甚至降低球之间的接缝和凹槽长度的差异。

Adidas®Telstar®Ball（左）和Nike®Ordem V Ball（右）的表面结构。图片是在抽水过程中拍摄的。

Adidas®Telstar®Ball和Nike®Ordem V球在空中的行为可能相似，两者都以一定的冲动（踢）为速度（踢），当球被旋转时旋转的发作（马格努斯效应），以及当球被踢得根本没有旋转时，指关节球效应（海滩球效应）的速度。当Magnus效应插入时（球曲线）和海滩球效应时（当球开始侧面并上下移动时）时，也许ADIDAS®TELSTAR®BLAL可能会具有更高的速度（当球曲线曲线）和稍高的速度时可能会稍高。。

可比较的球=无争议

我们测量中的错误呢？就像我在本系列的上一篇博客文章中提到的那样，我们没有风洞，这是我们第一次进行这样的实验。我们的时间很少，资源有限。如果我们有时间重做实验，我们将使用至少四个连接到同一管道的吹叶机。这将使两个球给出更高的海拔点，并使您可以测量较小的差异C_d终端速度的值。球徘徊在叶吹管中如此近的事实也可能导致球后面非常大的分离区，尽管这似乎并没有打扰我们的实验。

我们还可以引入一个皮托管，以测量最后一个直管的底部入口的流速和高度多孔的蜂窝结构，以确保流动均匀并且没有管子出口处的较大涡流。

未来实验的计划，并具有更强大的流程。

也许这种实验设置是针对下一个FIFA世界杯™。对于2018年，我们非常坚信球不会引起任何争议。我们的测量结果显示，Adidas®Telstar®Ball和Nike®Ordem V Ball之间的悬停频率略有差异：它们很近，但不完全相同。

尽管如此，这些球队似乎都没有任何机会。所有团队，包括由耐克赞助的团队，都可以练习和与Adidas®Telstar®Ball一起练习和比赛，以更好地为FIFA World Cup™做准备。我？我更喜欢Adidas®Jabulani®Ball。马格努斯和海滩球效应开始时，极低的阻力系数和高速，有助于壮观的任意球和远距离投篮！但是话又说回来，我从来都不是守门员……

进一步阅读

• 阅读该博客系列的第1部分，以仔细研究足球舞会实验背后的理论和设置：
  • 终端速度，阻力系数和FIFA世界杯预测
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  • 模拟板球中的摇摆保龄球艺术
  • 棒球俯仰背后的物理学
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