หากเราย้อนกลับไปในฤดูร้อนของปีค.ศ. 1997 ในขณะที่มีการแข่งขันฟุตบอลระหว่างทีมจากประเทศฝรั่งเศสและทีมจากประเทศบราซิล “โรแบร์โต้ คาร์ลอส (Roberto Carlos)” นักเตะผู้หนึ่งของทีมจากประเทศบราซิลได้ทำการจารึกเหตุการณ์สำคัญในหน้าประวัติศาสตร์ของวงการฟุตบอลเอาไว้ เพราะเขาได้ทำการเตะลูกฟรีคิกที่โค้งสวยงามแบบที่ไม่มีใครในสนามคาดคิดว่ามันจะเกิดขึ้นได้ ลูกฟรีคิกที่ โรแบร์โต้ คาร์ลอส ยิงนั้นอาจเป็นสิ่งอัศจรรย์ที่เกิดขึ้นในสนามแข่งเมื่อปีค.ศ. 1997 แต่ในปัจจุบันลูกฟรีคิกมหัศจรรย์นี้ได้ถูกอธิบายด้วยหลักการฟิสิกส์ที่ง่ายๆที่สามารถเข้าใจได้แบบไม่ยากเย็นเกินไป ซึ่ง Magnus effect หรือปรากฏการณ์แมกนัสคือสิ่งที่ถูกนักฟิสิกส์ใช้ในการอธิบายการเตะลูกฟรีนี้

ภาพที่ 1 ภาพการเตะลูกฟุตบอล

ที่มา https://pixabay.com/th/,taniadimas

          ปรากฏการณ์แมกนัสเป็นปรากฏการณ์ที่สามารถพบเจอได้ทั่วไปกับวัตถุที่กำลัง “หมุน” ผ่านอากาศหรือของเหลว ซึ่งในกรณีของการเตะลูกฟรีคิกนี้ก็คือการที่ลูกฟุตบอลถูกเตะให้หมุนและวิ่งแหวกอากาศไปนั่นเอง

          เมื่อนักฟิสิกส์ได้ลองสังเกตการณ์เตะลูกบอลของ โรแบร์โต้ คาร์ลอส แล้วพบว่า เขาได้ทำการเตะลูกฟรีคิกโดยที่เท้าของเขานั้นไม่ได้เตะเข้าไปที่จุดศูนย์กลางของลูกฟุตบอลพอดี แต่เป็นที่บริเวณมุมล่างขวาของลูก ส่งผลให้แรงที่เกิดจากการเตะของคาร์ลอสสร้างทอร์ก (Torque) ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้ลูกฟุตบอลนั้นเกิดการหมุนรอบตัวเองขึ้นในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา ลูกบอลที่ถูกเตะออกไปนั่นวิ่งด้วยความเร็วประมาณ 37 เมตรต่อวินาที และเบนออกไปจากประตูเป็นมุมกว่า 12 องศา

ภาพที่ 2 ภาพแสดงการไหลของอากาศที่ผ่านวัตถุที่กำลังหมุน

ที่มา https://en.wikipedia.org/ , Rdurkacz

          จากภาพที่ 2 พอพิจารณาต่อที่ลูกบอลที่กำลังหมุนไปในอากาศนั้นจะพบว่า อากาศรอบลูกฟุตบอลนั้นมีการเคลื่อนที่ผ่านลูกบอลทั้งสองด้าน ในด้านที่อากาศไหลไปในทางเดียวกันกับการหมุนของลูกฟุตบอล อากาศบริเวณนั้นจะมีความดันที่ต่ำ (อากาศที่ไหลผ่านลูกบอลทางด้านบนของภาพ) แต่ในด้านที่อากาศไหลสวนทางกับการหมุนของลูกฟุตบอลจะทำให้อากาศบริเวณนั้นมีความดันที่สูงขึ้น (อากาศที่ไหลผ่านลูกบอลทางด้านล่างของภาพ) เมื่อปริมาณความดันอากาศทั้งสองข้างของลูกฟุตบอลไม่เท่ากัน จึงเกิดเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้เกิดแรงผลักให้ลูกฟุตบอลเคลื่อนที่ไปทางด้านที่มีความดันต่ำกว่า หรือที่เรียกว่าแรงแมกนัส (Magnus Force) ส่งผลให้ลูกฟรีคิกของคาร์ลอสบินกลับเข้าประตูไปได้อย่างสวยงามนั้นเอง (ในภาพที่ 2 นั้นจะเห็นได้ว่าบอลหมุนตามเข็มนาฬิกาจึงเกิดแรงแมกนัสในทิศพุ่งขึ้น)

           ถึงในทางฟิสิกส์จะสามารถอธิบายได้กระจ่างชัดแล้วก็ตามว่าเหตุการณ์โค้งของลูกฟุตบอลนั้นเกิดได้อย่างไร ก็ยังต้องยอมรับว่าการเตะลูกฟรีคิกของคาร์ลอสนั้นสวยงามอย่างไม่ต้องสงสัย เพราะการที่จะเตะให้ลูกบอลเลี้ยวเข้าประตูไปได้ จำเป็นที่จะต้องใช้แรงเตะและมุมที่ลูกฟุตบอลจะลอยไปอย่างแม่นยำ เช่น ถ้าหากเตะเบาเกินไป ลูกก็จะหมุนไม่เร็วพอที่จะทำให้เกิดความแตกต่างของความดันอากาศได้ แต่ถ้าเตะแรงไปลูกก็จะโค้งหลังจากที่เลยประตูไปแล้วนั่นเอง เพราะฉะนั้นลูกเตะฟรีคิกโค้งแบบคาร์ลอสจึงเป็นสิ่งที่ได้มากจากการฝึกฝนอย่างหนักหน่วงเท่านั้น หรือไม่ก็อาจจะเป็นโชคช่วยอย่างมหัศจรรย์

           ปรากฏการณ์แมกนัสนั้นถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Heinrich Gustav Magnus ผู้อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ในปีค.ศ. 1852 แต่ถึงอย่างนั้นปรากฏการณ์ก็เคยได้รับการอธิบายแล้วโดย Isaac Newton ในปีค.ศ. 1672 ภายหลังจากที่เขาได้ใช้เวลาสังเกตเห็นลูกเทนนิสที่เคลื่อนที่โค้งในอากาศ และแน่นอนว่าเราก็สามารถพบปรากฏการณ์แมกนัสนี้ได้ในกีฬาอีกหลากหลายชนิดที่มีการใช้อุปกรณ์การเล่นที่เป็นลูกกลมๆ นั่นเอง

แหล่งที่มา

Takeshi Asal. (1998, June 1). The physics of football. Retrieved December 8, 2019, From https://physicsworld.com/a/the-physics-of-football

Nils Jacob Sand. (2019, February 11). The Magnus Effect. Retrieved December 8, 2019, From https://www.norwegiancreations.com/2019/02/the-magnus-effect/

พวงทิพย์ วีระณรงค์.การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไทล์. สืบค้นเมื่อ 8 ธันวาคม 2562. จาก https://tolgangzacub.wordpress.com/ฟิสิกส์/การเคลื่อนที่แบบต่างๆ/