توپ فوتبال یک توپ معمولی نیست و بر اساس قوانین فیزیک کوچکترین تغییر در آن، یک اثر غیر قابل پیش بینی برجای می گذارد.

توپ جام جهانی 2014، «Brazuca» نام دارد؛ البته این اسم را برزیلی ها به این توپ اختصاص داده اند. این توپ از 6 پانل (تکه) کاملا یکسان تشکیل شده است و وزن آن 437 گرم است.

محققان ناسا برای تست «Brazuca» وارد عمل شده اند و توپ را توسط کانال آب و تونل باد در مرکز تحقیقاتی ایمز بررسی کردند. تمام نیروهای ایرودینامیکی توپ در سرعت ها و ارتفاعات، با استفاده از لیزر و رنگ های فلورسنت بررسی شده است.

این تحقیقات نشان می دهد که مطلوب ترین حالت توپ زمانی است که سرعت آن در حدود 30 مایل بر ساعت (معادل 48 کیلومتر بر ساعت) است؛ در حالیکه این سرعت ایده آل در توپ سال 2010، هشتاد کیلومتر بر ساعت بود، بنابراین همان طور که مشاهده می شود کنترل «Brazuca» ساده تر است.

محققان دانشگاه «MIT» نیز در این آزمایش ساکت ننشستند و تمام ناهمواری های سطح توپ را بررسی کردند. هرچه سطح توپ صیقلی تر باشد، احتمال انحراف مسیر آن در جهت مخالف بیشتر می شود و این فرآیند مربوط به اثری به نام «Magnus» است.

بنا بر این گزارش، سطح توپ امسال نسبت به توپ 4 سال پیش، جام جهانی آفریقای جنوبی 2010 خشن تر است.

درز (محل اتصال) تکه های توپ «Brazuca»، پنجاه درصد بزرگتر از اجدادش است. این امر باعث می شود که نا همواری های سطح بیشتر شود و توپ دقیقا در مسیر پیش بینی شده حرکت کند.

بر اساس مصاحبه ای که با برخی از فوتبالیست های شرکت کننده در جام آفریقا انجام شده بود، بسیاری از آنان از اثرات ناخوشایند توپ که ناشی از نیروهای ایرودینامیکی است، شکایت داشتند که در جام جهانی 2014 برطرف شده است.

محققان ناسا می گویند: چنانچه در بازی های جام جهانی نمایی از یک شوت خیره کننده از لبه محوطه جریمه مشاهده کردید، آن را مدیون نیروهای ایرودینامیکی توپ بدانید.

با نگاهی به تاریخچه جام جهانی و شنیدن نظرات فوتبالیست ها به راحتی می توان دریافت که نوع توپ تاثیر بسزایی در عملکرد بازیکنان دارد. چنانچه توپ فوتبال به صورت علمی طراحی و ساخته نشده باشد، ضربه بازیکنان غیر قابل کنترل و غیر قابل پیش بینی خواهد بود.

پرواز توپ در هوا آمیزه ای از نیروهای پیچیده ایرودینامیکی است. به زبان ساده؛ زمانی که توپ در هوا حرکت می کند، یک لایه نازک از هوا به نام لایه مرزی، توپ را احاطه می کند. لایه مرزی نقش تعیین کننده ای در حرکت توپ در هوا دارد.

یکی از آثار ایرودینامیکی مهم در حرکت توپ، اثر «knuckling» است. این اثر زمانی اتفاق می افتد که به توپ بدون چرخش یا با چرخش کمی لگد زده شود. در این صورت محل اتصال تکه های توپ در هوا، باعث حرکت در مسیر غیر قابل پیش بینی می شود و توپ حرکات نامنظمی دارد.

همین اتفاق در جام جهانی 2010 به طور مکرر دیده شد. توپ جام جهانی 2010 آفریقای جنوبی «Jabulani» نام داشت که توسط شرکت آدیداس طراحی و ساخته شده بود و متشکل از هشت تکه یکسان بود.

محققان سعی کردند که اشکالاتی که جابولانی داشت دیگر برازوکا نداشته باشد اما قضاوت کامل در این زمینه به گزارشهای پس از این جام در مورد عملکرد برازوکا برمی گردد.