Den solide "thwack" af fod til fodbold, som når en målmand som D.C. Uniteds Bill Hamid sender bolden på et målspark, fortæller dig, at bolden sendes med stor kraft. Sir Isaac Newtons bevægelseslove giver dig mulighed for at bestemme, hvad der er tilstrækkeligt præcist, hvor meget kraft der udøves på tidspunktet for påvirkning.
Bolden
En regulering voksen fodbold vejer lige omkring 1 pund Loven af spillet udpeget af FIFA, det internationale styrende organ, angiver, at bolden vejer mellem 14 og 16 ounce i starten af en kamp. Dette oversætter til 0,45 kg, værdifuldt som metriske foranstaltninger typisk bruges til at måle kraften i fodboldspark. Bolden pumpes med luft til mellem 8,5 og 15,6 pund pr. Kvadrat tomme, så den giver en stiv sfærisk form, der kan sparkes.
Kick
Tidspunktet for kontakt mellem en spillerens sko og bolden er 0,05 sekunder, ifølge James Watkins, professor i sportsvidenskab ved Swansea University i Det Forenede Kongerige, i "En introduktion til biomekanikken for sport og motion." sparkede bold er 30 meter per sekund, eller 67 mph, bemærker han. Kuglens kraft kan bestemmes ved at bruge impuls-momentumformen af Newtons anden bevægelseslov, hvilket betyder at kraften er lig med ballens vægt gange dens hastighed divideret med tidspunktet for fodkontakten.
Beregninger
I eksemplet på et spark, der rejser 30 meter per sekund, er kraften 270 Newton. Denne figur er afledt fra 0,45 kg, kuglens vægt, gange 30 meter pr. Sekund divideret med 0,05 sekunder. For at omdanne Newtons, en metrisk kraftstyrke, til en anden måling kaldet kilogramkraft, hvilke målstyrker i enheder baseret på kraft tyngdekraften udøver på 1 kg, anvender du en formel, som 1 kgf er lig med 9,81 Newton. Dette giver et resultat på 27,52 kgf for kraften hos en gennemsnitlig fodboldspiller, der sparker bolden. Beregningen af 270 Newtons kan også omdannes til en standardmålingskraft på ca. 1.200 pund-kraft ved at dividere hver Newton med 0,22481. En pund-kraft, også kaldet simpelthen et pund, svarer ligeledes til gravitationsstyrken på en masse på 1 pund.
Gennemsnit
I "Biomekaniske egenskaber og determinanter for Instep Soccer Kick" udarbejdede Eleftherios Kellis fra sportsvidenskabsafdelingen ved Aristoteles Universitet i Grækenland boldhastigheder fra spark, der blev rapporteret i 27 undersøgelser. Boldhastigheder varierede fra en lav på 14,9 meter per sekund hos unge i alderen 10-17 til 30 meter pr. Sekund for professionelle fodboldspillere, hvor mange voksne amatører kunne sende bolden på 25 meter pr. Sekund. Kraftens pund kan beregnes ved at vide, at kuglens vægt er konstant for alle studierne, med den supplerende antagelse, at skoens kontakttid også er temmelig konstant på ca. 0,05 sekunder. Således, mens professionelle spillere sender bolden på 30 meter per sekund og 1.200 pounds kraft, sender en gennemsnitlig voksen spiller bolden på omkring 25 meter pr. Sekund baseret på et spark på 1.000 pounds kraft, mens gennemsnitlige ungdomsspillere kun må mønstre en bold hastighed på 14,9 meter pr. sekund, hvilket indikerer kun 600 pounds kraft.
