Футбольный мяч — один из самых узнаваемых предметов на любом континенте. Его форма, размер и дизайн кажутся настолько привычными, что мало кто задумывается над вопросом: а действительно ли футбольный мяч является шаром? Для большинства из нас ответ очевиден: да. Однако если углубиться в геометрию, физику и историю футбола, окажется, что всё не так просто. Давайте разберёмся, почему футбольный мяч лишь приближённо можно назвать шаром и как его форма влияет на игру.
Историческая эволюция формы мяча
Несмотря на то, что официальной датой рождения футбола считается 1863 г. (создание Английской футбольной ассоциации и формирование правил футбола), а мяча для футбола 1872 г., когда были приняты его стандарты размера и веса — сама история мяча для игры ногами, насчитывает несколько столетий. Первые мячи, которые использовались в средневековых играх, изготавливались из подручных материалов, таких как кожа, ткань или даже мочевые пузыри животных. Эти мячи были далеки от идеальной формы: они могли быть овальными, неровными и часто деформировались во время игры. Сшиваемые вручную куски кожи, не позволяли создать более менее приемлемую форму шара, а игровые свойства подобных «мячей»: упругость, прочность, и предсказуемость поведения в течении всей игры были на очень низком уровне.
Прорывом стало изобретение Чарльзом Гудиером вулканизированного каучука в 1838 г. Далее, в 1855 году, он же первым представил резиновый мяч, а затем и надуваемую воздухом резиновую камеру. Эти изобретения позволили создавать уже практически одинаковые по своим параметрам игровые мячи с более-менее предсказуемым поведением. До середины XX века покрышка для надувной шарообразной камеры мяча производилась из натуральной кожи со шнуровкой и имела в своей конструкции восемнадцать сшиваемых между собой панелей.
Согласно стандартам футбола сухой мяч должен весить от 410 до 450 грамм, поэтому кожа, легко впитывающая в процессе игры влагу с поля и, соответственно, увеличивающая его вес (что изменяет поведение мяча в игре) не была идеальным материалом. Поэтому следующим этапом развития стало появление синтетических материалов и новых технологий производства, которые стали применять с шестидесятых годов XX века.
Геометрия футбольного мяча
Прорывом в «мячестроении» стал выпуск в 1950 году датской фирмой Select мяча, состоящего из 32 соединяемых между собой панелей — 12 пятиугольников и 20 шестиугольников. Стандартом он стал в 1970 году на чемпионате мира в Мексике, где был представлен первый официальный мяч Telstar, созданный компанией Adidas в именно такой конфигурации покрышки. Этот дизайн стал классическим и до сих пор используется в качестве основы для большинства современных мячей.
С точки зрения геометрии, футбольный мяч — это не идеальный шар, а многогранник, приближённый к сфере. Его соединенные панели образуют усечённый икосаэдр, имеющий 32 грани, 69 вершины и 90 ребра. Если представить что все соединенные панели имеют плоскую форму, то создаваемая ими фигура будет занимать 86,74% объема сферы в которую он вписан. Однако, в надутом состоянии, когда грани становятся выпуклыми, занимаемый объем увеличивается до 95% объема. Все это означает, что поверхность мяч нельзя считать идеальной сферой, однако, благодаря большому количеству панелей и их особой форме мяч кажется круглым на глаз и ведёт себя практически как шар во время игры.
Современные технологии позволяют создавать мячи как с меньшим, так и с большим количеством панелей, делающих их ещё ближе к идеальной сфере. Однако даже они не являются абсолютно круглыми в строгом геометрическом смысле и не дают какого-либо заметного улучшения по сравнению с уже принятой формой икосаэдра из 32 граней.
Физика и аэродинамика
С точки зрения физики, форма мяча играет ключевую роль в его поведении во время полёта. Идеальный шар обладает равномерной аэродинамикой, что позволяет ему двигаться предсказуемо и даже небольшие отклонения от идеальной формы могут повлиять на траекторию полёта.
Современные мячи разрабатываются с учётом аэродинамических характеристик. Например, поверхность панелей мяча может иметь текстуру или углубления, которые уменьшают сопротивление воздуха и улучшают стабильность полёта. Это особенно важно для профессиональных игроков, которые рассчитывают на прогнозируемую точность ударов в зависимости от прилагаемого к мячу воздействия.
В истории футбола были случаи, когда мячи с плохой аэродинамикой становились объектом критики со стороны игроков и тренеров. Например, на чемпионате мира 2010 года в ЮАР мяч Jabulani подвергся критике за свою непредсказуемую траекторию. Это подчеркивает, насколько важна форма мяча для качества игры.
Влияние формы на игру
Форма мяча напрямую влияет на качество игры. Если мяч не является достаточно круглым, он может лететь непредсказуемо, что затрудняет контроль над ним. Современные стандарты требуют, чтобы мячи соответствовали строгим критериям по форме, весу и окружности. Это гарантирует, что мячи, используемые в профессиональных матчах, максимально близки к идеальной сфере.
Кроме того, форма мяча влияет на его отскок и поведение на поле. Например, мяч с более гладкой поверхностью может быстрее катиться по траве, в то время как мяч с текстурой лучше подходит для игры на мокром поле. Эти нюансы учитываются при разработке мячей для разных условий.
Современные тенденции в дизайне мячей
С развитием технологий дизайн футбольных мячей продолжает эволюционировать. Современные мячи, такие как Adidas Rihla, используемый на чемпионате мира 2022 года в Катаре, уже создаются с использованием компьютерного моделирования и высокоточных производственных процессов. Это позволяет добиться ещё большей близости к идеальной сфере.
Кроме того, производители экспериментируют с материалами и текстурой поверхности, чтобы улучшить аэродинамические характеристики мяча. Например, некоторые мячи имеют микротекстуру, которая уменьшает сопротивление воздуха и делает полёт более стабильным.
Заключение
Итак, является ли футбольный мяч шаром? Строго говоря, нет. Он представляет собой многогранник, приближённый к сфере. Однако благодаря современным технологиям и высоким стандартам производства футбольные мячи настолько близки к идеальной форме, что разница становится незаметной. Для игроков, болельщиков и всех, кто связан с футболом, мяч остаётся шаром, хотя с точки зрения науки и неидеальным 🙂
Изображение в превью: