Sporda Bazı Toplar Nasıl Oluyor da Atıştan Sonra Aniden Yön Değiştirebiliyor?
knuckleball... topu ayağınızdan döndürerek attığınızda magnus etkisi nedeniyle top falso alır. daha önce hiç denememiş insanlar için en kolay falso lateral eksende topa falso vermektir.
mesela roberto carlos'un fransa'ya attığı gol buna bir örnektir
yüksek bir şiddetle vurduğu topa sadece lateral eksende falso verdiğinden dolayı hareket tek yönde olmuştur. bu arada eksenleri tanımlamak gerekirse, carlos'un falso verdiği eksen lateral eksen, toptan dosdoğru kaleye olan eksen x ekseni ve yükseklik de z ekseni olarak tanımlanabilir. dönerek ayaktan çıkarılan topun hızı arttıkça maruz kaldığı magnus kuvveti de artacaktır.
peki top nasıl hız kazanır?
topa hız kazandıran iki mekanizma vardır.
1) bunlardan ilki top ile ayağınız arasındaki temas sonucu ayağınızın hızıyla topun hızının eşitlenmesi sonucu oluşur. pas verdiğinizde genellikle bu eylemi yaparsınız. çünkü özellikle ayağa pasta topun çok hızlı olmamasını istersiniz ki takım arkadaşınız topu kontrol etmekte zorlanmasın. derinlenmesine paslarda, yani ayağa değil de arkadaşınızın koşacağı yere doğru atılan paslarda ise biraz daha hızlı bir şekilde ayağınızdan çıkarmanız gerekir hatta şut çekerken daha da yüksek şiddete ihtiyaç duyulur.
2) ikinci hız kazandırma mekanizması ise derinlemesine paslarda ve daha beteri şut çekerken gerçekleşen mekanizmadır. ayağınızın hızıyla topun hızı arasındaki fark büyür. kısa paslarda böyle bir fark neredeyse sıfırdır.
sizce ayağınızın hızıyla topun hızı arasındaki fark açıldıkça ne olur?
soruyu daha basit bir şekilde cevaplamak için ayağınızla topa bir duvar arasında kuvvet uyguladığınızı düşünün. topta deformasyon olacaktır. herhangi bir cisme kuvvet uygulayıp onu deforme ettiğinizde iç enerjisini artırmış olursunuz. lise fizik dersinde gördüğünüz konu aslında bir kuvvet bir cismi bir eksende hareket ettiriyorsa iş yapar.
bu hareket bazen kısa pasta olduğu gibi ayağınızla topu itmek olur, ki buna katı kütle dinamiği, rigid body dynamics, denir. bazen de topta deformasyon yaratarak iç enerjisini artırmak şeklinde olur. bir koltuğa oturduğunuzda bile vücut ağırlığınızın koltukta yaratacağı deformasyon o koltuğun iç enerjisini artıracaktır. topa vururken de aynısı olur.
ayağınızın kuvvet uyguladığı nokta topla ayağınızın hızını eşitleyecek eşiği aşarsa, topta deformasyon başlar. ayakkabı ve ayağınızdaki deformasyon görece stiff yapıda olacağı için deformasyonun kahir ekseriyeti, umut'a selamlar, topta yaşanır. böylece topun iç enerjisini artırmış olursunuz. toptaki deformasyon topa enerji kazandırır.
topun maruz kaldığı kuvvet ayağınızla top arasındaki temas kesildikten sonra azalmaya başlar. böylece top eski geometrik haline gelmeye çalışır. her malzemede kuvvet uygulandıktan sonra eski geometrik forma dönüşüm gerçekleşmez. bazısı olduğu gibi kalır. bazısı da kısmen geri dönmeye çalışır. bu durumda malzemenin içinde kalan strese residual stress, yani kalıntı stres denir.
toplarda residual stressin kalmaması istenir ki bütün enerji hareket enerjisine dönüşsün ve top hız kazansın. iyi bir topta topun içindeki basıncın topun deformasyonuna izin verecek kadar düşük, toptaki deformasyonu iki uç arasında salındırmayacak kadar da yüksek olmalıdır. malzemenin kalitesine göre bu basınç yeniden regüle edilebilir.
sert bir şut çektiğinizde, zamanı durdurarak topu incelersek topun hızının ayağınızın hızına eşit olduğu ve anlık deformasyon hızının iki yönde de sıfır olduğu bir anla karşılaşılır. bu noktada ayağınız artık topa kuvvet uygulayamıyordur. ayağınızla bağlantısı kesildiğinde, topta ne kadar deformasyon varsa topu eski haline döndürmeye çalışır. bu süreçte de topun iç enerjisi hareket enerjisine çevrilir. bu hareket enerjisi topun maruz kaldığı hava sürtünmesiyle giderek düşer. mesela topun eski haline gelirken hareket enerjisine çevirmeye çalıştığı enerji ile hava sürtünmesinin eşitlendiği anda topun ivmesi sıfırlanır denebilir.
topa nasıl falso verilir ve falso verildiğinde ne olur?
topu ayağınızdan döndürerek çıkartabilirsiniz. genelde orta açarken bunu yapar futbolcular.
orta açarken şut çeker gibi topa vurmazsınız çünkü birinin kafa golü atmasını istersiniz. muz orta ise kalecilerin korkulu rüyasıdır çünkü tam kendilerine yaklaşan topu alacakken top birden kendilerinden uzaklaşır. bunun nedeni merkezkaç kuvvetiyle magnus kuvveti arasındaki dengedir. dönerek ayaktan çıkan top hız kazanmaya başladıkça maruz kaldığı magnus kuvveti doğrusal olarak artar. bu kuvvet topu içeri doğru gitmeye zorlar. içe dönmeye çalışan top hızından dolayı bu sefer bir de merkezkaç kuvveti üretmeye başlar ve top bir yay çizerek gitmeye başlar.
falso vermenin tek yöntemi bu değildir. diğer bir yöntem ise daha büyük ustalık gerektirir. topa dümdüz burun vurduğunuzu düşünün. topta bir deformasyon olacaktır. bu deformasyon eski haline gelirken bir kuvvet oluşturur. burun vurduğunuzda bu kuvvetin bileşkesi ile topun merkezine göre moment aldığınızda sıfır çıkar. bunun anlamı topun herhangi bir açısal ivmeye sahip olmadığıdır.
burun vururken çok ufak bir merkezden sapma yaptığınızı düşünün. deformasyonun topun merkezine göre momenti yine sıfır olsun ama topun z yönünde de bir hız kazanmasını sağlasın.
genelde ballack bu tarz goller atmıştır
bu arada koşu yönünüzün tersine gelen topa burun vurduğunuzda daha hızlı bir şut çıktığını görürsünüz. hatta eskiler top ayağına oturdu diye ifade de eder. oradaki durum, ayağınızla top arasında geçen sürenin artmasıdır. deformasyon top vurmak istediğiniz yönün tersine geldiği ilk anda başlar. ama topun hızının önce sıfırlanması ve sonra da ayağınızla aynı yönde hızlanmaya başlaması gerekir. duran topa ya da ters yöne giden topa göre daha uzun süre geçeceği için de topta daha çok deformasyon yaratabilirsiniz. böylece top daha yüksek hızlara çıkar.
gelelim falso vermenin ustalık gerektiren kısmına. falsolu vuruşlarda kaleciyi şaşırtmak için topun belirsiz bir yönde ilerlemesi gerekir. topu döndürmek bunun için gereklidir ama şut yeteri kadar yüksek bir hıza çıkmazsa hem çizilen yayın yarıçapı büyür hem de yavaş şutu kaleci daha kolay çıkarır.
peki toptaki deformasyonun da aynı zamanda topun merkezine göre bir moment yaratması durumunda ne olur?
deformasyon eski haline dönerken topun merkezine göre bir moment oluşursa bu topa bir dönme hızı kazandırır. burada ustalık gerektiren kısım ise ayağınızla top arasında merkeze göre moment yaratacak şekilde topa vurmak isterken genelde top ayağınızdan çıkmadan bir yöne doğru kaymaya başlar. top kaydığı zaman bir yana devrileceği için ayağınızın uyguladığı şiddet topta istenen deformasyonu yaratamayabilir. çok kötü vurursanız topta hiç deformasyon da olmayabilir.
merkeze göre moment yaratacak şekilde topa deformasyon vermek için topa çok yüksek şiddetle vurmanız ama bunun yanında da, top ayağınızdan çıkmadan önce ayağınızla topun arasındaki temas yüzeyini de değiştirmeniz gerekir. çünkü sadece moment yaratacak olan nokta üzerinden şiddet uygularsanız top ayağınızdan çıkmadan bir yana devrilir. toptan hızlı davranıp topa deformasyon asimetrisi kazandırdıktan sonra ayağınızı merkeze taşıyarak topun ayağınızdan kaymadan merkezi deformasyonla hızlanmasını sağlamanız gerekir.
asimetrik deformasyon topa dönü kazandırırken, merkezi deformasyon da hız kazandırır. böylece muz orta örneğinden farklı olarak bu sefer top yüksek bir hızda falso almaya başlar. serbest vuruşlarda bu taktik izlenir. genelde görece kolay olan topa lateral eksende falso vermektir çünkü topa vururken ayağınızla top üzerinde daha kısa bir alanı tararsınız. bir de topun dibine yaklaştıkça sabri gibi topu stadın dışına gönderme potansiyeliniz de artar.
lateral eksende çizilen falsoda yerçekiminin bir etkisi olmaz. çünkü üretilen magnus kuvveti yatay eksende çalışır. yerçekimi ise düşey eksendedir. peki topa dönüyü lateral eksenle düşey ekseni 45 derecelik açıyla kesen bir eksende verirseniz ne olur?
bu duruma ek olarak bir de topta merkezi deformasyonu yatayla 4-5 derecelik bir açı yapacak şekilde verirseniz döndüğü eksende giden top bir magnus üretir. topun ürettiği magnus top yükselirken magnusu azaltmaya çalışır. top en yüksek mesafeye ulaştıktan sonra ise yerçekimi nedeniyle aşağıya doğru hızlanmaya başlar. bu hızlanma bu sefer magnusu artıracak şekilde çalışmaya başlar ama yerçekimi hızı yükselirken düşürür, alçalırken artırır. bu nedenle top ilk anda yavaşlayarak bir yay çizerken yerçekimi hızın z bileşenini negatife çektiğinde bir anda tersi yöne bu sefer daha çabuk hızlanarak daha düşük yarıçaplı bir yay çizer. bu da kaleciyi şaşırtır.
kaleci topun ne yöne döndüğünü göremez. bu yüzden top maksimum yüksekliğe çıktıktan sonra döndüğü yöne göre bambaşka bir yöne gidecektir. bunu bilen bir kaleci ya risk alarak bir yöne doğru zıplar, ya da topun irtifasının düşmeye başlamasını bekler.
kısacası knuckleball magnus üzerindeki değişime yerçekiminin de katkısının olmasını sağlayarak hareketi iyice bilinmezliğe doğru sürüklemektir. hagi'nin atletico bilbao'ya attığı golde de benzer bir knuckleball etkisi vardır. ben örnekte 45 derecelik eksen için verdim örneği ama tabii farklı oranlarda dönü bileşenleri olacak şekilde atılan çok gol vardır.