När flyger bollen/föremålet snabbast?

Vet inte om jag ställer frågan på rätt ställe nu men efter en snabb googlesökning hittade jag iaf inget svar så jag vill prova här.

Jag hade en diskussion med en vän idag om när en fotboll flyger snabbast när en spelare sparkar på bollen.
Ingen av oss är särskilt kunniga gällande fysiklagar och liknande men vi trodde iaf att bollen antagligen flyger snabbast då den från börjar kommer rullande mot spelaren och man sparkar på bollen så den byter riktning helt och får en slags "studs-effekt" alternativt kan det vara snabbast när man kommer ifart med bollen och sparkar den i farten och får då någon slags extra "skjuts" i farten.

Antagligen finns det fler alternativ som kanske till och med är bättre än dem vi kom på men jag tycker det hade kunnat vara kul att förhoppningsvis få se lite bevis på vad som egentligen är det bästa alternativet. En förutsättning om man ska räkna ut det är väll att det är samma spelare man räknar med och att denna alltid sparkar allt vad den orkar osv. men som sagt är jag mindre bra på sådant tänkande.

Hoppas jag inte var för otydlig i min frågeställning och jag vill tacka för svar i förhand.

En fotboll man sparkat till färdas som snabbast just när den lämnat foten samt när den slår i marken igen*.

Efter utspark färdas bollen i en parabolisk bana där farten i horisontalled är konstant, medan farten i vertikalled hela tiden minskar (på grund av gravitationens inverkan) till dess att bollen når banans högsta punkt. Då vänder bollen och börjar falla ned mot marken igen och när den slutligen slår ned igen är det, om marken är jämn, med samma fart den hade vid utsparken (eftersom bollens fart i vertikalled hela riden ökar efter att den vänt vid banans högsta punkt).

Jag har här försummat luftmotstånd och eventuell "skruv" hos bollen. men det är bara beräkningstekniska komplikationer och ändrar inte de grundläggande principerna.





[*] Detta förutsätter att marken som bollen landar på ligger lägre eller på samma höjd som den vid utsparken. Det är också teoretiskt möjligt att sparka en boll så hårt att den lämnar foten med en fart som är större än bollens terminalfart, vilket är den maximala fart bollen kan få under fritt fall (jag är dock inte tillräckligt insatt i fotboll för att veta om spelare verkligen klarar av detta). Som regel är det alltså så att bollen färdas som snabbast just när den lämnat foten.

Edit:
Jag insåg just att jag kanske missuppfattat din fråga. Du menar kanske vilket som är det effektivaste sättet att sparka en fotboll på om man vill att den ska få så stor utgångshastighet som möjligt?

Jag skulle säga att det är när den kommer MOT spelaren. Skälet (enligt mig) är att i alla fallen (stillaliggande, "medriktning" och "motiktning"), så är fotens hastighet (nästan) konstant (rörelsemängden för foten är så mycket större än trögheten/rörelsemängden från bollen).

Kortfattat kan vi alltså säga att fotens direkta bidrag till bollhastigheten är ganska konstant (halvsanning, men inom relevansområdet) - MEN - eftersom bollen även är elastisk och har en fjädereffekt, får du även fart från den lagrade energin. Den är större när bollen "studsar" på din fot.

Detta är långt ifrån linjärt, och inte ett dugg sant för vissa objekt (t ex yngre bollar, eller svagare spelare), men just att en hård spark och en LÄTT boll, tror jag det stämmer för.

Även genier

Finns en tråd om detta, där diskuterades det om när det gör som ondast att få en boll på sig:

En meter (nära allstå) eller 10 meter bort (längre bort).

Vad jag minns av diskussionen var att det konstaderades att bollens maximala hastighet är som störst precis efter tillslaget eftersom att det blir friktion när den färdas genom luften. DOCK är är denna friktion ganska liten, och att rörelsemängd/rörelseenergi (något sådant) nästan var lika stor som vid tillslaget.

Jag inbillar mig att det (mycket) mer ont att få en handboll kastad på mig vid en meters avstånd än vid 10, och det har jag för mig tråden konstaterade berodde på psykologiska faktorer. Man hinner helt enkelt inte förbereda sig, spänna sig el dylikt.

Har "skruven" inverkan på bollens bana på något annat sätt än genom att påverka luftmotståndet?

Jag vill inte nittpicka, det bara slog mig att jag alltid föreställt mig att skruven är till för att ge aerodynamiska effekter, men det kanske finns någon gyroskopisk effekt också.

Intressanta svar ni kommer med här!


Något åt det hållet tror jag att jag menade. Har svårt att se det i en situation men jag tänker ungefär när under en fotbollsmatch som spelarna skjuter hårdast och hur är det dem gör då? T.ex. en hård bakåtpass i motståndarnas straffområde följt av direktskott eller om det är i en slags kontring i hög fart med ett skott utifrån straffområdet i fart.

Är nog väldigt svårt att svara på min fråga då jag inser att jag lämnar mycket lösa trådar i min frågeställning. Frågan jag kanske ska ställa är om det är möjligt att jämföra eller kanske om det bästa alternativer helt enkelt skulle vara någon slags kombination av alla alternativ samlade?

Nej, inte för fotbollar i alla fall. Jag tänkte på två aspekter av luftmotståndet när jag skrev sådär; dels den del som bjuder bollen motstånd och förkortar dess bana, dels den del som får den att vika av åt sidan om rotation ("skruv") förekommer. När bollen roterar kommer luftmolekyler att kollidera med bollens ena sida med en lite lägre fart, medan de kolliderar med en lite större fart på den andra. Detta leder till att en sidledes nettokraft verkar på bollen, vilket får den att vika av från den ideala banan. Men det är en rent aerodynamisk effekt.

Inom skjutvapensballistiken finns ett begrepp som brukar kallas gyroskopisk drift. Kulor som skjuts från handeldvapen bringas i rotation genom skåror inuti pipan, vilket hjälper till att stabilisera projektilen. Om rotationsaxeln inte är helt parallell med hastighetsvektorn (och det är den i praktiken aldrig eftersom kulorna inte är perfekt rotationssymmetriska, plus att det kan finnas imperfektioner i pipan etc.), kommer kulan börja luta p.g.a. gyroskopisk precession. Detta leder i sin tur till att luftströmmen runt kulan ändras och att den viker av från sin bana. Här har vi alltså en gyroskopisk effekt som leder till en aerodynamiskt fenomen. Men det här är en effekt som bara märks på stora avstånd hos rotationsstabiliserade projektiler från skjutvapen, för fotbollar är det helt oväsentligt. Dessutom kan nog inte ens Zlatan sparka en boll så att dess rotationsaxel är parallell med färdvektorn.