3 июня 1997 года в товарищеском матче Бразилия-Франция Роберто Карлос (Roberto Carlos) забил гол, который комментаторы объявили "противоречащим законам физики" — столь круто, облетев стенку, мяч свернул в ворота Фабьена Бартеза (Fabian Barthez). Теперь же французские физики составили уравнение того полёта и объявили — хотя ворота пали, законы природы устояли.

Кристоф Клане (Christophe Clanet) и его коллеги из парижской политехнической школы (École Polytechnique) решили разгадать тайну удара Карлоса в одном из матчей турнира Tournoi de France. Для начала они поставили серию опытов с пластиковым шариком, перемещающимся в воде. Он был равной с водой плотности и сохранял нейтральную плавучесть, позволяя измерить эффект от вращения шарика и взаимодействия его со средой.

Выяснилось, что по мере продвижения резко закрученной сферы вперёд её поступательная скорость падает намного быстрее темпа вращения вокруг оси. Траектория закругляется всё сильнее и сильнее, следуя спирали, наподобие раковины улитки. В случае с мячом на него помимо аэродинамических сил действует и притяжение Земли. Но, объясняют французы, при достаточно высокой начальной скорости (а Карлос нанёс сильный удар) влиянием гравитации можно пренебречь.

Главное же, что Роберто находился достаточно далеко от ворот — на расстоянии 35 метров. В случае похожих кручёных ударов дистанция атаки обычно меньше, и зрители видят только первую часть спирали, более пологую. Кажется, что перед нами просто часть окружности.

Но сокрушительный удар бразильца с большого расстояния позволил проявиться и второй половине истинной траектории, которая на деле следует по всё меньшему и меньшему радиусу. Так что резкий поворот мяча в самом конце полёта, уже перед воротами, не был случайностью.

Схема удара Карлоса (иллюстрация с сайта bbc.co.uk).

Французы даже вывели уравнения для такой закрученной траектории. Подробности — в статье в New Journal of Physics. (Читайте также о том, как физики объяснили ломающиеся спагетти, доказали устойчивость четвероногих столов и раскрыли тайну падающего мёда.)