Das solide "Durcheinander" von Fuß zu Fußball, etwa wenn ein Torhüter wie Bill Hamid von D.C. United den Ball auf einen Torschuss schleudert, sagt Ihnen, dass der Ball mit beträchtlicher Kraft geschickt wird. Die Bewegungsgesetze von Sir Isaac Newton erlauben es, ziemlich genau zu bestimmen, wie viel Kraft zum Zeitpunkt des Aufpralls ausgeübt wird.
Der Ball
Ein regulierter Fußball für Erwachsene wiegt ungefähr 1 Pfund. Die von der FIFA, dem internationalen Dachverband, erlassenen Spielregeln legen fest, dass der Ball zu Beginn eines Spiels zwischen 14 und 16 Unzen wiegt. Dies entspricht 0,45 kg, was wertvoll ist, da metrische Maße typischerweise verwendet werden, um die Kraft von Fußballkicks zu messen. Der Ball wird mit Luft zwischen 8,5 bis 15,6 Pfund pro Quadratzoll gepumpt, so dass er eine starre Kugelform aufweist, die gestoßen werden kann.
Der Tritt
Die Zeit des Kontakts zwischen dem Schuh eines Spielers und dem Ball beträgt laut James Watkins, Professor für Sportwissenschaften an der Universität Swansea im Vereinigten Königreich, 0,05 Sekunden, in "Eine Einführung in die Biomechanik von Sport und Bewegung" Kicked Ball ist 30 Meter pro Sekunde, oder 67 Stundenmeilen, merkt er an. Die Kraft des Balls kann bestimmt werden, indem die Impuls-Impuls-Form von Newtons zweitem Bewegungsgesetz verwendet wird, die besagt, dass die Kraft gleich dem Gewicht des Balls mal seiner Geschwindigkeit dividiert durch die Zeit des Fußkontakts ist.
Berechnungen
Im Beispiel eines 30 Meter pro Sekunde fahrenden Tritts beträgt die Kraft 270 Newton. Diese Zahl ergibt sich aus 0,45 kg, dem Gewicht des Balles, mal 30 Metern pro Sekunde geteilt durch 0,05 Sekunden. Um Newton, ein metrisches Maß der Kraft, in ein zweites Maß namens Kilogrammkraft umzuwandeln, das die Kraft in Einheiten basierend auf der Schwerkraft misst, die auf 1 kg ausgeübt wird, wenden Sie eine Formel an, die 1 kgf 9,81 Newton entspricht. Dies ergibt ein Ergebnis von 27,52 kgf für die Kraft eines durchschnittlichen Fußballspielers, der den Ball tritt. Die Berechnung von 270 Newton kann auch in eine Standardmaßkraft von ungefähr 1200 Pfund-Kraft umgewandelt werden, indem jedes Newton durch 0,22481 geteilt wird. Eine Pfund-Kraft, auch einfach Pfund genannt, entspricht ebenfalls der Schwerkraft auf eine Masse von 1 Pfund.
Durchschnittswerte
In "Biomechanische Eigenschaften und Determinanten des Fußstapfentretens" hat Eleftherios Kellis vom Sportwissenschaftlichen Institut der Aristoteles-Universität in Griechenland Ballgeschwindigkeiten aus Tritten zusammengestellt, die in 27 Forschungsstudien berichtet wurden. Ballgeschwindigkeiten reichten von einem Tief von 14,9 Metern pro Sekunde bei Jugendlichen im Alter von 10 bis 17 bis 30 Metern pro Sekunde für professionelle Fußballspieler, wobei viele erwachsene Amateure den Ball mit 25 Metern pro Sekunde senden konnten. Die Pfunde der Kraft können berechnet werden, wissend, dass das Ballgewicht für alle Studien konstant ist, mit der zusätzlichen Annahme, dass die Schuhkontaktzeit ebenfalls ziemlich konstant bei ungefähr 0,05 Sekunden ist. Während also professionelle Spieler den Ball mit 30 Metern pro Sekunde und 1.200 Pfund Kraft senden, sendet ein durchschnittlicher erwachsener Spieler den Ball mit einem Schlag von 1.000 Pfund Kraft auf etwa 25 Meter pro Sekunde, während durchschnittliche Jugendspieler nur einen Ball aufbringen können Geschwindigkeit von 14,9 Metern pro Sekunde, was nur 600 Pfund Kraft bedeutet.
