Bí mật của cú sút phạt huyền thoại

18 năm đã trôi qua, song những người yêu bóng đá vẫn nhớ mãi cú sút phạt tưởng chừng như không thể xảy ra của Roberto Carlos, cầu thủ bóng đá người Brazil. Giờ đây các nhà khoa học tìm ra những bí ẩn bên trong cú sút phạt siêu đẳng ấy.

Lý giải khoa học về cú sút sấm sét của Roberto Carlos

Cú sút phạt thần sầu của Roberto Carlos

Trận đấu giữa đội tuyển Pháp và Brazil diễn ra ngày 3/6/1997 trong khuôn khổ cúp Tứ Hùng – giải đấu chuẩn bị cho World Cup 1998 – là một sự kiện cực kỳ đáng nhớ trong bóng đá. Trong những phút cuối, tuyển thủ người Brazil Roberto Carlos đã ghi bàn thắng khó tin từ một quả đá phạt. Ở khoảng cách 35 mét so với khung thành, Carlos đã sút bóng về phía góc phải. Nhưng khi ở trên không trung, trái bóng đột ngột chuyển hướng. Nó vòng xuống và hướng về phía bên trái khiến thủ môn Fabien Barthez sững sờ. Trái bóng nằm gọn trong lưới và tỷ số là 1 – 1.

Roberto Carlos thực hiện cú đá phạt khiến bóng bay theo quỹ đạo không thể tưởng tượng vào khung thành đội Pháp năm 1997. (Ảnh: theda.co.uk)

Sciencemag cho biết, để lý giải bàn thắng này, các nhà khoa học thuộc Đại học Bách Khoa tại Pháp đã mở rộng nghiên cứu về tính chất của các vật thể đang lao đi trong chất lỏng, trong đó có những trái bóng trong thể thao. Họ sử dụng một thiết bị bắn để đẩy bóng đi trong nước. Lý do là bởi tác động của nước lên một vật thể đang chuyển động giống cơ chế không khí tác động lên những trái bóng lớn hơn.

Sử dụng máy tính và máy ảnh tốc độ cao, nhóm nghiên cứu nhận thấy đặc điểm của những trái bóng trong thí nghiệm giống hệt trái bóng trong cú sút khó tin của Carlos. Ban đầu khi mới được bắn ra, chúng lao đi trong nước theo một đường thẳng. Nhưng chúng lập tức đổi hướng chỉ trong 1/1000 giây.

Hình minh họa quỹ đạo bay của trái bóng sau cú sút của Roberto Carlos. Đường màu đỏ liền mạch là quỹ đạo của bóng. Nó đã đổi hướng bất ngờ khi đang bay. Hai đường gạch đứt là quỹ đạo mà mọi người nghĩ rằng trái bóng sẽ đi qua trong những trường hợp thông thường. (Ảnh: Wikimedia.)

Hiện tượng trên xảy ra một phần là do hiệu ứng Magnus. Trái bóng lao về phía trước nhưng đồng thời cũng xoay tròn trên một trục vuông góc với hướng của chuyển động. Điều đó có nghĩa là trong môi trường nước, một bên của trái bóng chuyển động nhanh hơn so với bên còn lại tạo ra lực Magnus. Lực này làm cho đường đi của trái bóng hơi cong về phía chuyển động nhanh hơn.

Tuy nhiên, lực cản của môi trường xung quanh cũng làm giảm vận tốc trái bóng mà không tác động nhiều đến chuyển động xoáy hay hiệu ứng Magnus. Do vậy, đường bóng càng cong và cuối cùng tạo ra một đường xoắn ốc, chứ không phải là đường cong từ trên xuống dưới như bình thường.

Với cú sút của Carlos, nghiên cứu chỉ ra rằng anh chỉ có thể thực hiện cú sút hoàn hảo này khi đứng ở một khoảng cách thích hợp. Cả khoảng cách và lực sút mạnh – khoảng 130 km/giờ – cung cấp cho trái bóng vận tốc cần thiết để lao về phía khung thành trước khi hiệu ứng Magnus tác động và khiến trái bóng xoáy rồi bay vào lưới.

Dựa vào các thí nghiệm trong môi trường nước, các nhà khoa học đã lập một phương trình mô tả chính xác chuyển động của những trái bóng nhựa. Bằng cách thêm vào các dữ liệu như hướng ban đầu, tỉ trọng và vận tốc, họ có thể dự đoán chính xác quỹ đạo của các vật thể hình cầu lao đi trong nước.

“Ý nghĩa lớn nhất của nghiên cứu đó là hiện tượng bóng xoáy có thể được áp dụng để điều khiển quỹ đạo của một vật thể đang bay theo một hướng xác định”, nhà vật lý học David Quéré của trường Đại học Bách Khoa tại Pháp nhận xét.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí New Journal of Physics.