Den solide "thwack" av fot til fotball, som når en målvakt som D.C. Uniteds Bill Hamid sender ballen på et målspark, forteller deg at ballen sendes med stor kraft. Sir Isaac Newtons bevegelseslover gir deg mulighet til å fastslå rimelig nøyaktig hvor mye kraft som utøves på tidspunktet for påvirkning.
Ballen
En regulering voksen fotball ball veier rett rundt 1 pund Loven av spillet utpekt av FIFA, den internasjonale styrende kroppen, angir at ballen veier mellom 14 og 16 gram i starten av en kamp. Dette oversetter til 0,45 kg, verdifullt som metriske tiltak vanligvis brukes til å måle kraften i fotballspill. Bollen pumpes med luft til mellom 8,5 og 15,6 pounds per kvadrat tomme, slik at den gir en stiv sfærisk form som kan sparkes.
Kick
Tidspunktet for kontakt mellom en spillers sko og ballen er 0,05 sekunder, ifølge James Watkins, professor i sportvitenskap ved Swansea University i Storbritannia, i "En introduksjon til biomekanikken til sport og trening." Hastigheten til sparket ball er 30 meter per sekund, eller 67 mph, notater han. Kraften av ballen kan bestemmes ved å bruke impuls-momentumformen av Newtons andre lovbevegelse, som innebærer at kraften tilsvarer ballens vekt ganger sin hastighet dividert med tiden for fotkontakt.
beregninger
I eksemplet på et spark som reiser 30 meter per sekund, er kraften 270 Newton. Denne figuren er avledet fra 0,45 kg, vekten av ballen, ganger 30 meter per sekund, delt med 0,05 sekunder. For å konvertere Newtons, gjelder en metrisk kraftstyrke, til et annet mål kalt kilogramstyrke, som måler kraft i enheter basert på kraft tyngdekraft utøver på 1 kg, du bruker en formel som 1 kgf tilsvarer 9,81 Newton. Dette gir et resultat på 27,52 kgf for kraften til en gjennomsnittlig fotballspiller som sparker ballen. Beregningen av 270 Newton kan også konverteres til en standardmålstyrke på ca. 1200 pund, ved å dele hver Newton med 0,22481. En pund-kraft, også kalt bare et pund, tilsvarer også gravitasjonskraften på en masse på 1 pund.
Gjennomsnitt
I "Biomekaniske Kjennetegn og Determinants of Instep Soccer Kick" utarbeidet Eleftherios Kellis fra sportsvitenskapsavdelingen ved Aristoteles universitet i Hellas ballspill fra spark som ble rapportert i 27 studier. Ballhastigheten varierte fra en lav på 14,9 meter per sekund hos ungdommer i alderen 10 til 17 til 30 meter per sekund for profesjonelle fotballspillere, med mange voksne amatører som kunne sende ballen på 25 meter per sekund. Kraftens pund kan beregnes ved å vite at ballen vekten er konstant for alle studiene, med den forutsetningen at skoen kontakt tiden er også ganske konstant på ca 0,05 sekunder. Dermed mens profesjonelle spillere sender ballen på 30 meter per sekund og 1.200 pounds kraft, sender en gjennomsnittlig voksen spiller ballen på rundt 25 meter per sekund basert på et spark på 1000 pounds kraft, mens gjennomsnittlige ungdomsspillere kun må mønstre en ball hastighet på 14,9 meter per sekund, noe som indikerer bare 600 pounds kraft.
