在葡萄牙對西班牙的比賽中，c羅進的那個任意球，是電梯球嗎？
在2018年世界杯小組賽中，西班牙對戰葡萄牙，33歲老將C羅寶刀未老，上演帽子戲法，3：3逼平了西班牙。尤其是在88分鐘的壹記前場任意球，堪稱教科書式的經典破門。
對於這個球，有人說是香蕉球，也有人說是落葉球，還有人說是電梯球，它們的***同特點是會在空中轉彎或者軌跡怪異。這些球有什麽區別？它們的物理原理又是什麽呢？
伯努利原理
為了了解足球原理，我們首先從壹個物理學方程：伯努利原理說起。伯努利原理是由瑞士物理學家丹尼爾?伯努利於1738年提出的。
伯努利指出：穩定、連續、不可壓縮的非粘性流體滿足方程：
這裏面的?表示液體密度，v表示流速，g是重力加速度，h表示高度，P表示流體壓強。這個方程可以從液體的機械能守恒推導出來。
如果忽略各處流體的高度差別，認為h都是相同的，那麽這個方程就可以簡化為：
保持不變。
這樣壹來，液體流速v較大的地方，壓強P就會比較小。流速v比較小的地方，壓強P就會比較大。這就是伯努利原理。
伯努利原理在生活中非常常見，例如客機能夠在天上飛就是因為伯努利原理。
飛機的機翼並不是平的。機翼下方比較平緩，而機翼上方有個陡坡。當飛機向前運動時，空氣會從機翼上下兩側流過機翼。由於上方形成斜坡，路程比較長，造成空氣流速大，壓強小。下方路程短，空氣流速慢，壓強大。 這個壓力差就會給機翼提供上升力，讓飛機在天上飛行而不下落。
再比如：火車和地鐵都有壹條安全線，告誡人們不要靠近列車。有人可能以為，只要我不在火車的正前方，火車就不會撞到我。其實這是不對的。火車在運行時，會帶動周圍的空氣高速運動。如果人離火車太近，那麽人與火車之間的空氣流速快，壓強小。人身後的空氣流速慢，壓強大，這個壓強差可能會把人推向火車，發生事故。
香蕉球
利用伯努利原理，我們就可以解釋香蕉球和落葉球了。
香蕉球是指足球飛出後，在水平方向轉彎，軌跡像壹根香蕉。如果罰前場任意球時踢出香蕉球，就有可能讓皮球繞過人墻飛進球門。
足球在空中為什麽會水平轉彎呢？這是因為：在足球飛出的過程中伴隨著強烈的旋轉。我們來考慮這樣壹種情況：運動員踢出壹個向前飛行的球，並且在踢出的過程中使球逆時針旋轉起來。
相對於球，空氣會向球的後方流動。同時，球的旋轉也會帶動周圍空氣隨著球壹起運動。在球的右側，空氣被球帶動向前運動，與迎面而來的空氣相撞，這樣壹來，球右側的空氣流速就會減慢，壓強較大。對於球的左側，球帶動空氣流動的方向與外界吹來的空氣運動方向相同，二者不會相互阻礙，所以空氣流速較大，壓強較小。兩側的壓強差是向左的，就會造成球向左拐彎。
如果要計算足球在旋轉過程中的受力，就要用馬格努斯效應來解釋了。這個效應是德國科學家馬格努斯於1852年發現的，但實際上與伯努利原理相通。馬格努斯指出：壹個旋轉的球體所受到的馬格努斯力大小等於：
這裏S是壹個系數，與球體的大小和表面材料有關。?是角速度，表示轉動的快慢，而v表示足球的運動速度。從這個公式我們可以看出，如果希望踢出轉彎強烈的香蕉球，旋轉必須要快。所以，在運動員準備踢香蕉球時，都會用內腳弓或者外腳背踢球，而且盡量延長腳和足球的接觸時間，使得足球獲得更快的旋轉。歷史上最著名的香蕉球選手就是巴西的卡洛斯，在1997年，卡洛斯通過壹個精彩的香蕉球打破了法國隊的球門，讓世界永遠記住了這個時刻。
落葉球
落葉球也是壹種弧線球，與香蕉球不同的是：落葉球是在飛行過程中突然下落，原本應該飛出球門上梁的球突然撞向球門，讓守門員措手不及。
落葉球的物理原理與香蕉球並沒有什麽太大區別，它也是依靠旋轉獲得馬格努斯力，從而改變自己的運動軌跡的。所不同的是，落葉球的旋轉方向是上旋的。這樣壹來，上方向後的空氣與足球附近帶動的空氣相碰撞，流速小，壓強大。下方向後的空氣與乒乓球附近的空氣運動方向壹致，沒有發生碰撞，流速大壓強小。於是乒乓球受到空氣的合力是向下的。
乒乓球中的弧圈球與足球的落葉球原理相同，也是強烈上旋球，下墜速度非常快，往往令對手應接不暇。我國的乒乓球國手王勵勤、馬琳、王皓、馬龍等人，都善於使用弧圈球。同樣，在拉弧圈時，也需要讓球拍盡量與球多接觸，以獲得更快的旋轉。
電梯球
那麽，電梯球又是什麽呢？
2012年歐洲杯，有壹場意大利對克羅地亞的比賽。意大利隊球員皮爾洛踢出了壹個非常精彩的進球。
這個球最初快速上升，人們都以為它會越過球門頂，但是它卻在球門上方突然下墜進入球門。米蘭體育報形容：這個球就好像是坐電梯壹樣急速上升又突然下墜，從此這種球就有了壹個名字：電梯球。
如果我們仔細觀察電梯球，就會發現足球其實並沒有旋轉，也就沒有馬格努斯效，那麽是什麽原因造成球的軌跡不是拋物線，而是接近於折線呢？
科學家們經過分析，認為造成這個現象的主要原因是空氣阻力。當皮球在空中運動的過程中，會受到空氣的阻力，阻力大小可以近似用公式表示：
其中?表示空氣密度，C是阻力系數，A表示足球截面積，v表示足球速度。當皮球速度較慢時，阻力的影響沒有重力的影響大，足球軌跡接近於拋物線。但是當足球速度很快時，阻力的影響會超過重力的影響，皮球最初在空中接近於直線的減速，當速度消耗殆盡時，重力開始發揮作用，又將皮球很快的拉向地面。
巴黎理工大學的Cohen教授在世界流體力學大會上作了壹個報告，她通過數值模擬的方法得出了壹個結論：對於壹個非旋轉球體，如果足球速度較慢，球體會接近拋物線運動。如果球速非常快，下落時會接近直線。下圖比較了足球出發速度和落地速度之比在不同情況下足球的運動軌跡：
其實，?電梯球?的情況在生活中很常見。比如煙花，最初通過火藥作用急速運動，最後也會接近於直線下落。
能否踢出電梯球，最重要的要看球速，經過計算發現，典型的電梯球球速要在100km/h以上。而C羅外號機器人，能夠將足球踢到120km/h以上，因此他是現在掌握電梯球技術最好的人。
那麽，在世界杯中C羅的進球到底是什麽呢？如果我們仔細觀察就會發現，這個球本身球速很快，同時也伴隨著傾斜方向的旋轉，因此水平和豎直方向都有馬格努斯力的作用，同時還受到重力和很大的阻力作用，因此C羅這壹粒進球是香蕉球、落葉球和電梯球的混合。