I když části Brazilců nesouhlas s pořádáním šampionátu nikdo nevymluví, od čtvrtka se téměř určitě hlavní pozornost upne na zelený trávník a hráče i kulatý nesmysl po něm se pohybující. A tady se nabízí jiná otázka: jaký bude ten letošní míč? Před čtyřmi lety míč Jabulani před začátkem a na začátku mistrovství sklízel jen kritiku. Trefil se letos Adidas, oficiální dodavatel míčů pro MS od roku 1970, fotbalistům více do noty?
Nový míč se jmenuje Brazuca (ano, jde o spojení slov Brazílie a bazuka). Reakce fotbalistů, kteří si míč vyzkoušeli, jsou příznivé a míč se jim zdá dobrý. A nemusíte věřit jen fotbalistům, míč si chválí ve svých analýzách i fyzikové. (Hezký souhrn má třeba specialista na fyziku sportu Simon Choppin z Sheffieldu, jehož závěry najdete v originále na webu The Conversation. Byl také hlavní inspirací pro náš článek).
Fotbalista Vladimír Darida testoval míč Brazuca:
Hladší a hladší
Vysvětlení začněme velmi krátkou historickou odbočkou. V roce 2006 se pro mistrovství světa v Německu Adidas rozhodl vyzkoušet něco netradičního. Zatímco běžné míče mají 32 sešívaných ploch, pro Německo představený Teamgeist byl podstatně hladší, tvořilo ho jen 14 ploch, navíc slepených místo sešitých. Hráči i trenéři byli spíše nespokojeni, ale v roce 2010 Adidas v trendu pokračoval a pro Jižní Afriku navrhl Jabulani. Jeho povrch tvořilo jen osm lepených ploch a byl ještě hladší. A kritika ještě hlasitější: míč podle všech ve vzduchu nepředvídatelně "plaval".
V čem byla chyba? I když se to nezdá, nebylo to v hmotnosti. Oba míče byly těsně pod horní hranicí hmotnostního limitu pro fotbalové míče, který je v rozmezí 420 až 445 gramů. Mnohem větší roli hrála aerodynamika.
Hloubka švů u klasického šitého fotbalového míče a lepeného míče pro mistrovství světa 2010, Jabulani.
Ovlivnilo ji například zkrácení švů na balonu. Běžný míč s 32 sešitými plochami má podle měření Simona Choppina délku švů kolem 405 centimetrů. Teamgeist měl 345, Jabulani 203. Švy také vypadaly jinak: podle měření přesným laserem jsou šité švy na povrchu běžného míče zhruba dvakrát hlubší než švy na povrchu lepených míčů Jabulani. A právě hladký povrch míčů může za jejich chování ve vzduchu.
Když se kulový objekt jako míč pohybuje vzduchem, zůstává za ním brázda nižšího tlaku. Ta míč poměrně rychle zpomaluje, protože nižší tlak ho "nasává" zpět. Ale to platí především v nízkých rychlostech. Při vyšších rychlostech (několik desítek kilometrů za hodinu) se stává proudění stále více "chaotické" (správně turbulentní) a proud vzduchu přilne k míči na delší dobu. Oblast nižšího tlaku za míčem je menší a míč tedy ztrácí rychlost pomaleji.
Brázda nižšího tlaku za modelem fotbalového míče při nízké (vlevo) a vyšší rychlosti (vpravo). Rozdíl je jasný na první pohled.
Švy na míči mají tedy zásadní vliv na to, kdy se proudění vzduchu kolem míče stane (většinově) turbulentním. Když k tomu dojde a vzduch kolem míče už neproudí spojitě, ale trhá se do víru, výrazně klesne odpor míče. A to má na jeho vlastnosti samozřejmě zásadní vliv. (Ve skutečnosti je situace ještě poněkud komplikovanější, třeba proto, že proudění kolem míče může mít v jednu chvíli na různých místech různou povahu, ale to bychom zabíhali do zbytečných detailů.)
Výsledky měření odporu vzduchu klasického míče s povrchem z 32 dílů. Odpor míče klesá poměrně rychle s tím, jak se proudění vzduchu kolem něj mění na turbulentní při rychlosti necelých 60 km/h.
U běžného sešívaného míče se proudění změní na turbulentní při rychlosti cca 60 km/h, tedy při jakémkoliv rychlejším kopnutí, protože z nohou fotbalistů létají míče více jak stokilometrovou rychlostí. Míč se tedy při vyšších rychlostech chová poměrně předvídatelně.
Ale v případě hladších míčů docházelo k přechodu k turbulentnímu proudění v o něco vyšších rychlostech. U Jabulina to podle měření fyziků v aerodynamickém tunelu bylo kolem 90 km/h.
Za prvé na to fotbalisté ani fanoušci nebyli zvyklí, za druhé jde o rychlost, kterou mají míče v řadě herních situací. Nejhorší to bylo samozřejmě ve chvíli, kdy hráč nakopl míč přímo, s žádnou nebo velmi malou rotací. Když je míč bez rotace a proudění kolem něj z větší části laminární, změny tlaku v brázdě za ním míč "potahují" do různých stran, a ten "plave". Není to nic překvapivého. Rotace míče vždy přispívá k jeho stabilitě. Každý míč je nestabilnější, když se netočí, ale v případě hladkých míčů z posledních dvou mistrovství to bylo z výše uvedených důvodů častěji, než je obvyklé.
Měření hloubky švů míče Brazuca pro MS 2014
Je Brazuca jiná? Zřejmě ano. Simon Choppin při měření švů zjistil, že jejich průměrná hloubka je 1,56 milimetru, tedy o polovinu více než u běžného míče a třikrát více než u míče Jabulani. Brazuca má povrch složený jen ze šesti dílů, ale díky jejich tvaru (připomínají trochu větrné mlýny) celková délka švů dosahuje 327 centimetrů, tedy téměř o polovinu více než Jabulani (i když je to podobně jako Teamgeist). Navíc je míč pokrytý "výčnělky", takže je ještě méně hladký, než se na pohled může zdát. Dohromady všechny parametry znamenají, že Brazuca by se měla chovat spíše jako klasický míč.
Dokazují to i měření aerodynamického odporu v tunelu. Japonští fyzikové do něj postavili "klasický" fotbalový míč z 32 dílů, plus míče Jabulani a Brazuca. Jak si můžete všimnout na následujícím grafu, klasický míč a Brazuca se chovají velmi podobně. (Jen novější míč by neměl mít problém s vlhkostí, lépe držet tvar a mít další drobná vylepšení.)
Výsledky měření odporu vzduchu tří různých míčů v aerodynamickém tunelu (modře Jabulani, červeně Brazuca, zeleně klasický míč s povrchem z 32 dílů). Na svislé ose je koeficient odporu vzduchu, na vodorovné rychlost míče. S grafu je vidět, že Jabulani "vybočuje z řady" a nová Brazuca je podstatně blíže klasickým míčům.
Zato Jabulani se choval velmi odlišně: jeho odpor klesá na minimální hodnotu až při rychlostech proudění kolem 90 km/h. Pokud se tedy dá věřit fyzice, letos tolik nářků na míč jako před čtyřmi lety neuslyšíme.
Míče do Brazílie vyrábějí zahalené Pákistánky:
