كل أربع سنوات، تجلب بطولة كأس العالم للرجال بعض اليقين. يتم تنظيم أبعاد الملعب بشكل صارم، ويتم الإشارة إلى التسلل بعلم وينهي الحكام المباراة بصافرة. ولكن تم تغيير قطعة رئيسية واحدة من المعدات عن قصد: الكرة.
أديداس، التي لديها تم توريد كرات كأس العالم لكرة القدم منذ عام 1970يقدم كرة جديدة لكل بطولة، ومعها حسابات ديناميكية هوائية جديدة للاعبين. كيف سيطير في الهواء وينسج ويغوص؟
على مدى السنوات العشرين الماضية، قمت أنا وزملائي المهندسين في اليابان وإنجلترا باختبار كرات جديدة، ودراسة الديناميكا الهوائية لكرات كرة القدم. يبدأ عملنا بوضع الكرات في أنفاق الرياح لقياس قوى السحب والقوى الجانبية وقوى الرفع. نحن نستخدم القياسات من هذه الاختبارات في محاكاة المسار والتي تخبرنا كيف ستتصرف الكرة في سيناريو اللعبة الحقيقية.
وضع كرة كأس العالم 2026 في اختبار نفق الرياح.
قد يبدو كل هذا أكاديميًا بعض الشيء، وقد أنتجنا ملفًا مقالة أكاديمية حول النتائج التي توصلنا إليها. لكن ما تشير إليه بياناتنا قد يعني الفارق بين تسجيل هدف أو إهداره للمهاجمين، والتصدي أو الخطأ لحراس المرمى، والابتهاج أو الصداع للجماهير.
في كأس العالم، تعتبر الكرة أهم المعدات في أكبر بطولة في العالم. الرياضة الأكثر شعبية في العالم.
كرة هذا العام، تريوندامثيرة للاهتمام بشكل خاص. متى كشف عنه FIFA وAdidas في الخريف عام 2025، أول شيء لاحظه الكثير من الناس هو اللون والألواح.
وتتوافق رسومات الكرة باللون الأحمر والأزرق والأخضر مع الدول المضيفة الثلاثة، مع ورقة القيقب والنجمة والنسر التي تمثل كندا والولايات المتحدة والمكسيك. ولأول مرة في تاريخ كأس العالم للرجال، ستقام المباريات بالكرة ذات الألواح الأربعة.
ولكن مع وجود عدد قليل جدًا من الألواح، هل جعلت شركة أديداس الكرة سلسة جدًا؟ كان هذا هو الفخ الذي وقع فيه المهندسون باستخدام كرة جابولاني في كأس العالم 2010 بجنوب أفريقيا والتي اشتهرت بالسقوط والانحرافات المفاجئة، مما جعل حياة حراس المرمى أكثر تعقيدًا.
لا تريد أن تبدو كرة كأس العالم وكأنها بداية تجربة علمية عندما تكون في الهواء. وإذا تصرف بشكل غريب، سيلاحظه اللاعبون وحراس المرمى على الفور.
تطور كرات القدم
لقد قطعت كرات كأس العالم شوطا طويلا على مر العقود. إذا كنت العودة إلى عام 1930شعرت أن الكرة مختلفة تمامًا. استخدمت في المباراة النهائية الأولى لكأس العالم كرتان جلديتان مختلفتان: تينتو الأرجنتينية في الشوط الأول وT-Model الخاصة بأوروغواي في الشوط الثاني. كلاهما كانا عبارة عن كرات متعددة الألواح مخيطة يدويًا منتفخة من خلال فتحة في المثانة والتي كان لا بد من ربطها ووضعها تحت الأربطة. في الظروف الرطبة، يمتص الجلد الماء، مما يجعل الكرة أثقل وأقل قابلية للتنبؤ بها أثناء اللعب.
يضع 1994– عندما استضافت الولايات المتحدة آخر مرة بطولة الرجال – الكرة الرسمية، “أديداس” كويستراتطورت إلى تصميم قائم على الرغوة. لم تعد كرة كأس العالم الحديثة مجرد جلد مخيط. إنه سطح ديناميكي هوائي مصمم.
تريوندا تدفع هذا التطور إلى أبعد من ذلك. تحتوي على أربع ألواح فقط، وهو العدد الأقل في تاريخ كأس العالم للرجال، والتي تم ربطها حرارياً – مندمجة مع الحرارة والمواد اللاصقة.
قد تشير الألواح الأقل إلى طول إجمالي أقصر وبالتالي كرة أكثر سلاسة. والنعومة مهمة لأن الطبقة الحدودية الرقيقة من الهواء الملتصقة بالكرة تحدد مكان انفصال التدفق، وحجم الاستيقاظ، ومدى السحب الذي تتعرض له الكرة.
تتميز Trionda بدرزات عميقة عمدا، وثلاثة أخاديد واضحة على كل لوحة، وملمس سطحي ناعم.
لكن هل هذه القوام والأخاديد ستحل المشكلة؟ لمعرفة ذلك، قمت أنا وزملائي بقياس هندسة درزات الكرة وسلوكها الديناميكي الهوائي بشكل عام. قمنا بمقارنتها مع أسلاف Trionda الأربعة: 2022 الرحلةTelstar 18 من عام 2018، و Brazuca المستخدمة في عام 2014 و Jabulani في عام 2010.
ما تظهره القياسات
في لدينا اختبار نفق الرياح العقدة جامعة تسوكوبانقيس شيئًا يسمى معامل السحب، وهو وسيلة لوصف مقدار مقاومة الهواء التي تواجهها الكرة أثناء تحركها.
وباستخدام هذه البيانات، اكتسبنا نظرة ثاقبة حول كيفية تغير تدفق الهواء حول الكرة بعد ركلها. ساعدت الاختبارات في تحديد أزمة السحبنطاق السرعة الذي تؤدي فيه التغييرات في الطبقة الحدودية وفصل التدفق إلى حدوث تغيير مفاجئ في السحب، والذي يمكن أن يغير تسارع الكرة ومسارها ومداها.
لقد وجدنا أن Trionda أكثر خشونة من سابقاتها.
تصل Trionda إلى أزمة السحب بسرعة أقل، حوالي 43 كم/ساعة. وهذا أقل من نطاق الرحلة 31-40 ميلاً في الساعة (50-65 كم/ساعة) تقريبًا، تيلستار 18 وبرازوكا، وأقل بكثير من نطاق 49-60 ميلاً في الساعة (79-97 كم/ساعة) تقريبًا لجابولاني، اعتمادًا على الاتجاه.
لماذا كل هذا مهم؟ لأن الكرة يمكن أن تبدو طبيعية عندما تخرج من الحذاء وتتصرف بشكل مختلف أثناء الطيران. عندما تحدث أزمة السحب في منتصف السرعات ذات الصلة باللعبة، فإن التغييرات الصغيرة في سرعة الإطلاق أو الاتجاه أو الدوران يمكن أن تحول الكرة من نظام ديناميكي هوائي إلى آخر.
وكانت تلك مشكلة جابولاني. بمجرد ركلها بدوران بسيط، كانت تميل إلى التباطؤ أكثر من اللازم مرت عبر نطاق السرعة الحرجة.
تريوندا لا تبدو مثل هذا النوع من الكرة. يتمتع بمعامل سحب أكثر استقرارًا وثباتًا عبر نطاق السرعات المرتبطة بالركنيات والركلات الحرة.
ولكن هناك مقايضة. وأظهرت قياساتنا أيضًا أنه بمجرد دخول تريوندا في نظام التدفق المضطرب عالي السرعة، تكون معاملات السحب الخاصة بها أعلى قليلاً من معاملات برازوكا وتيلستار 18 والرحلة.
بلغة بسيطة، يشير هذا إلى أن الكرة الطويلة والقوية قد تفقد بعض نطاقها.
في عمليات المحاكاة لدينا، الفرق ليس كبيرا. لكنها كبيرة بما يكفي بحيث يلاحظ اللاعبون التسديدات الطويلة القادمة من مسافة بضعة أقدام.
ومن المهم أيضًا أن نلاحظ أننا اختبرنا كرة لا تدور. على هذا النحو، لا تقدم نتائجنا توقعًا لكل تمريرة أو تشتيت أو ركلة حرة سيشاهدها مشجعو كرة القدم هذا الصيف. غالبًا ما تدور الكرات أثناء الطيران بسبب التسديدات خارج المركز. ويؤثر هذا، إلى جانب الارتفاع والرطوبة ودرجة الحرارة وضغط الهواء، على كيفية تحليق الكرة في الهواء بعد ركلها.
الاختبار الكبير لم يأت بعد
لا تعد الألواح الأقل والمزيد من التركيب هي الاختلافات الوحيدة في الكرة الجديدة.
تحمل Trionda أيضًا تكنولوجيا ليس لها علاقة كبيرة برحلتها، بل لها علاقة كبيرة بالإدارة. مثل الرحلةيتضمن Trionda “تقنية الكرة المتصلة” التي تسمح لأجهزة الكمبيوتر بمعرفة وقت ركل الكرة، مما يساعد في اتخاذ قرارات التسلل.
لكن الهندسة المعمارية تغيرت. وفي عام 2022، تم تعليق وحدة القياس في وسط الكرة. مع Trionda، يتم وضعها على طبقة تم إنشاؤها خصيصًا داخل اللوحة، مع أوزان موازنة على اللوحات الثلاثة الأخرى. تقوم الشريحة بإرسال البيانات إلى نظام حكم الفيديو المساعد أو VAR ونظام البطولة. نظام الردع شبه الآلي.
هذا التعديل سيساعد الحكام، لكن هل الكرة الجديدة بشكل عام تساعد اللاعبين أم تعيقهم؟
تشير الأدلة المستمدة من اختباراتنا إلى أن الكرة لن تتصرف بطريقة تؤدي إلى طيران مربك وغير منتظم.
لكن الاحتمالات الأكثر إثارة للاهتمام هي أكثر دقة وتتجاوز نطاق اختباراتنا. هل ستساعد أخاديد تريوندا اللاعبين على توليد المزيد من الدوران الخلفي للكرة، مما يولد المزيد من الرفع وربما يعوض معامل السحب عالي السرعة الأعلى قليلاً في تريوندا؟
ولهذا السبب أواصل دراسة كرات كأس العالم في المختبر وسلوكها أثناء المباراة. كل أربع سنوات، يقدم تصميم جديد طريقة جديدة لرؤية الفيزياء تلعب دورًا، ليس من الناحية النظرية ولكن من خلال حركة جسم يجب على كل لاعب في ملعب كرة القدم أن يضع ثقته فيه.
جون اريك جوف هو أستاذ مساعد زائر في الفيزياء في جامعة بوجيه ساوند.
تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. اقرأ المادة الأصلية.
