12 июня 2014 года стартовал 20-й Чемпионат мира по футболу. В нынешнем году он проходит в «стране, где живет много диких обезьян» — Бразилии. Вот уже почти 2 недели футбольных фанатов не покидает волнение за свои сборные. Переживания не покидают и инженеров NASA, которые в преддверии начала чемпионата проверяли аэродинамику новой модели футбольного мяча, разработанной компанией «Adidas» к 2014 FIFA World Cuр. Эта модель получила название Adidas Brazuca. Примечательно, что впервые название мяча было предложено самими футбольными фанатами.
Хотя NASAникоем образом не связано с проектированием и тестирование футбольных мячей, чемпионат дает возможность объяснить понятия аэродинамики студентам и лицам, которые практически незнакомы с принципами этого раздела механики.
По словам RabiMehta, возглавляющего ExperimentalAero-PhysicsBranchв AmesResearchCenter (штат Калифорния), спорт обеспечивает существенные возможности для просвещения нового поколения исследователей в области аэродинамики, демонстрируя, что футбол, например, имеет к ней непосредственное отношение.
Исследования в области аэродинамики направлены на изучение того как воздух и жидкости (их принято называть одним понятием «жидкости») способны обтекать объекты. Инженеры AmesResearchCenter, который является мировым лидером в области исследований фундаментальной аэродинамики, обладают всесторонним пониманием того, как жидкости обтекают простые трехмерные формы, такие как сферы и цилиндры.
Футбольный мяч Jabulani, разработанный в преддверии Чемпионата Мира 2010 года, проходившего в Южной Африке, по мнению разработчиков (компании «Adidas»), демонстрировал «сверхъестественное» движение. Этот мяч полюбился нападающим, но был ненавистным для вратарей, так как так как во время свободного полёта они практически не вращался, тем самым шансы на то, что он попадёт в ворота, возрастали в несколько раз. Когда спин футбольного мяча близок или равен нулю, воздушный поток обтекает его необычным образом, в результате чего траектория его полёта трудно предсказуема.
Для создания мяча Adidas Brazuca компания «Adidas» сотрудничала с сотнями футболистов. Если стандартный футбольный мяч состоит из 32-х усечённых икосаэдров (многоугольников), то в «Jabulani» их было всего 8, а в «Adidas Brazuca» — 6. Самой характерной особенностью этой модели является то, что швы идут не по рёбрам 6-ти кубов, а по сложной кривой, что и позволило обеспечить достаточно высокие показатели аэродинамики.
Тестирование мяча проводилось специалистами NASA в аэродинамической трубе Fluid Mechanics Laboratory. На мяч направлялся контролируемый поток воздуха, смешанного с дымом и лазерными лучами, для лучшей видимости. В зависимости от скорости, исследователи фиксировали заметные различия в воздушном потоке, обтекающем мяч.
Чем более гладкая поверхность мяча, тем выше скорость на которой происходит эффект «нулевого спина». «Критической» скоростью для проявления этого эффекта для мяча Adidas Brazuca является скорость в 48 км/ч.
