راز توپ جابولانی جام جهانی ۲۰۱۰: چرا ناسا وارد عمل شد؟

جابولانی؛ توپی که شادی نیاورد

توپ جابولانی، که نام آن در زبان زولو به معنای «شادی» یا «جشن گرفتن» است، با هدف ارتقاء تجربه بازی طراحی شده بود. با این حال، پس از آزمایش‌های اولیه که نتایج قابل قبولی داشتند، در جریان مسابقات جام جهانی، این توپ به دلیل تغییر مسیرهای ناگهانی و غیرقابل پیش‌بینی در هوا، با واکنش‌های منفی گسترده‌ای مواجه شد.

• انتقاد شدید ژولیو سزار: دروازه‌بان تیم ملی برزیل، ژولیو سزار، توپ جابولانی را «بسیار بد و بی‌کیفیت» توصیف کرد و آن را به توپ‌های ارزان‌قیمت سوپرمارکتی تشبیه کرد.
• تجربه‌های متفاوت دروازه‌بانان انگلیسی: جو هارت، دروازه‌بان تیم ملی انگلیس، کنترل توپ را دشوار اما سرگرم‌کننده دانست، در حالی که دیوید جیمز، دیگر دروازه‌بان انگلیسی، آن را «واقعاً وحشتناک» خواند.

ورود ناسا برای حل معمای جابولانی

برای یافتن علت رفتار غیرقابل پیش‌بینی توپ جابولانی، سازمان فضایی آمریکا (ناسا) وارد عمل شد. دانشمندان ناسا در آزمایشگاه مکانیک سیالات مرکز تحقیقات ایمز، توپ را تحت آزمایش‌های متعددی از جمله آزمایش در تونل باد قرار دادند.

اثر توپ قوزدار: عامل اصلی نوسان

رابی مهتا، مهندس هوافضا در مرکز ایمز ناسا، توضیح داد که پدیده «اثر توپ قوزدار» عامل اصلی این رفتار است. این اثر زمانی رخ می‌دهد که توپ صافی مانند جابولانی با چرخش کم در هوا حرکت می‌کند. در این حالت، جریان هوای نزدیک سطح توپ تحت تأثیر درزهای آن قرار گرفته و جریان نامتقارنی ایجاد می‌کند که منجر به تغییر مسیرهای ناگهانی و غیرقابل پیش‌بینی می‌شود.

«موضوع کاملا واضح است. شما اثر توپ قوزدار را مشاهده می‌کنید. وقتی توپ صافی مانند جابولانی با چرخش کم در هوا حرکت می‌کند، جریان هوای نزدیک سطح توپ تحت‌تاثیر درزهای آن قرار می‌گیرد و جریان نامتقارنی ایجاد می‌کند که این امر باعث تغییر مسیرهای غیرقابل پیش‌بینی و حرکت‌های ناگهانی توپ می‌شود.»
- رابی مهتا، مهندس هوافضا در مرکز ایمز ناسا

مهتا پس از آزمایش‌ها به این نتیجه رسید که این اثر زمانی که توپ با سرعت ۷۲ تا ۸۰ کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند، یعنی سرعتی که معمولاً در ضربات آزاد نزدیک به دروازه مشاهده می‌شود، به اوج خود می‌رسد.

تفاوت توپ‌های جدید و قدیمی

توپ‌های قدیمی‌تر به دلیل داشتن سطحی ناهموارتر، کمتر تحت تأثیر اثر توپ قوزدار قرار می‌گرفتند. مهتا اشاره کرد که توپ‌های جدید سطحی صاف‌تر دارند، در حالی که توپ‌های قدیمی‌تر سطح زبرتری داشتند. این تفاوت باعث می‌شود که اثر توپ قوزدار در توپ‌های قدیمی‌تر در سرعت پایین‌تری (حدود ۴۸ کیلومتر بر ساعت) رخ دهد، اما در توپ‌های جدید در سرعت بالاتری (۷۲ تا ۸۰ کیلومتر بر ساعت) ظاهر می‌شود.

تأثیر ارتفاع و باد بر پرواز توپ

برگزاری بسیاری از بازی‌های جام جهانی ۲۰۱۰ در مناطق با ارتفاع زیاد نیز شرایط پرواز توپ را پیچیده‌تر کرد. در ارتفاعات بالاتر، چگالی هوا کمتر است که به معنای مقاومت کمتر هوا روی توپ و کاهش نیروی بالابر است. این موضوع احتمال تغییر مسیر توپ را کاهش می‌دهد، اما باد به عنوان عامل دیگری بر جریان بازی تأثیر می‌گذارد.

• سرعت نسبی: مهتا توضیح داد که سرعت نسبی توپ و باد اهمیت دارد. اگر باد روبه‌رو با سرعت ۳۲ کیلومتر بر ساعت بوزد و توپ با سرعت ۳۲ کیلومتر بر ساعت شوت شود، در واقع توپ با سرعت ۶۴ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کند.
• باد جانبی: باد شدید از طرفین می‌تواند به توپ اجازه دهد بدون چرخش زیاد، مسیر خود را تغییر دهد یا ضربه کات‌دار بخورد.

نقش تعداد پنل‌ها در آیرودینامیک توپ

تعداد کم پنل‌ها یا قطعات توپ نیز در این پدیده نقش داشته است. مهتا افزود: «هرچه تعداد قطعات توپ بیشتر باشد، درزهای بیشتری روی توپ وجود خواهد داشت که باعث افزایش زبری سطح می‌شود. زبری سطح نیز سرعتی را که توپ شروع به نوسان یا حرکت نامنظم می‌کند، تحت‌تاثیر قرار می‌دهد.»

در نهایت، جام جهانی ۲۰۱۰ به دلیل رفتار غیرقابل پیش‌بینی توپ جابولانی، به یک رقابت هیجان‌انگیز و پر از لحظات غیرمنتظره تبدیل شد. گرچه بسیاری از بازیکنان از این توپ ناراضی بودند، اما تماشای بازی با آن برای بینندگان بسیار سرگرم‌کننده بود.