2022卡塔尔世界杯在如火如荼地进行着，在感受足球运动的激情与欢乐时，观众朋友们也可以了解关于足球的更多内涵——足球中的物理学。足球的土壤需要培养，足球的精神可以共享。
“踢足球非常简单，难的是踢简单的足球。”——克鲁伊夫
足球运动， 不管是正式比赛还是练习或游戏，都是足球在场上飞来飞去；而足球球体的运动，从物理学的角度来看， 就是一个弹性球体在空气中运行的典型的空气动力学问题。足球的运动服从物理规律：包括球的弹射与飞行，踢球的力度与角度，传球与截断路线的几何分析，控球的时间与空间把握，等等。这种运动的一般规律并不复杂，主要起作用的因素就是球的弹性与摩擦力（包括球的材质及表面结构）和空气阻力。
1、摩擦力
足球表面有黑白相间的花纹，目的是为了增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦。
2、空气阻力
当任何物体在空中运动时，一层相对静止的薄空气会环绕在它周围。这就是电风扇的扇叶会落灰的原因。当球慢速飞行时，空气从足球表面平滑地流过，形成互不干扰的空气层，这种状态被称为层流；而这时空气会在球两侧直线距离最远的两个点分开。想象一个球从右到左经过钟表的表面，也就是从3点处飞到9点处。当空气处于层流状态时，空气流动过球的表面，在12和6两点分层流动，造成更多的空气阻力。阻力加剧球的减速。相反，当球高速运行时，空气就不会分成层，而是乱作一团，在球的表面形成混乱湍流，在2和4两点分开。这时风会沿着球的曲线“包”住球的后部，反而让空气阻力更小，使球可以在空中更久地高速飞行。
关键在于，飞行的物体周围的空气由湍流变为层流（相反也一样）时有一个临界点。不同的足球有不同的临界点，球员可能会因此遇到麻烦。
3、力的作用效果
当进球时，球网会变形，是足球给球网的力使球网的形状发生了改变;当球撞击门柱被反弹回来时，是门柱给足球的弹力使足球的运动状态发生了改变，当然，这个力也使足球的形状发生了改变；球最终落向地面，是重力使足球的运动状态发生了改变；球在草坪滚动时，会越滚越慢，终停下来，是草坪对足球的滚动摩擦力使足球的运动状态发生了改变……这些现象都说明:力既可以改变物体的形状，又可以改变物体的运动
4、惯性
踢出去的足球会沿原来的运动方向继续运动，而不会马上停下来，是因为足球具有惯性，要保持原来的运动状态不变；快速奔跑的运动员被对方的脚或身体绊住时，要向前倾倒，是由于运动员具有惯性。运动员原来处于运动状态，当他的下半身被绊住停止了运动，上半身由于惯性仍要保持原来的运动状态不变，继续向前运动，于是出现向前倾倒。
5、冲力
当队员大脚射门时，球速可以高达100km/h。如果守门员用胸部停球，那么胸部所受到的冲力将高达1500N；如果用手接球，冲力可以减少到500N。原因是通过手臂的运动可使球的制动距离延长3倍，增加力的作用时间，减少冲力(这里涉及高中冲量知识)。
6、足球内部气压
国际足球竞赛委员会规定，充气后，足球内部的气压相当于0.6至1个标准大气压，即相当于600至1000克每厘米。在比赛进行当中，未经裁判许可不得随意更换比赛用球。
足球打气标准：打到比较适宜的气压，把球与腰持平，轻轻松开手，让球自由落地，如果球能弹到膝盖到膝盖上20厘米的地方就可以。如果弹得较低，就多打一点气，较高就放一点气，直到适合为止。
7、反应速度
守门员扑点球时，扑住的成功率一般只与守门员的判断反应能力有关。因为点球的位置距球门只有9.15米，射门时球速可以高达100km/h，这样球到球门的时间大约是0.32s，而人脑的反映时间大约是0.6s，这样足球到球门的时间就会远远小于人脑的反映时间，所以守门员根本没有时间调整自己的意识。因此，点球的扑住与否跟守门员对进球方向的预先判断直接有关。正是由于这种原因我们在看点球大战时，球明明向球门左边飞去而守门员却扑向右边就不足为奇了。
8、爆发力
爆发力是指在短时间做出最大的功。顾名思义。这种力就像火药爆炸一样，能在一瞬间崩发出巨大的能量。爆发力实质是指不同的肌肉间的相互协调能力，力量素质以及速度素质相结合的一项人体体能素质。
爆发力区分为下列3种：
（1）高爆发力（High power）：即30秒内的运动。
（2）中爆发力（middle power）：即30秒至5分间的运动。
（3）低爆发力（lower power）：即5分至15分间的运动。
根据此种区分方式，肌力与速度属于高爆发力，肌耐力属于中爆发力、耐力属于低爆发力之范围。也就是说，大多数的运动皆需要爆发力。
在爆发力的因素中，力量起主导作用，因此力量的增长有助于爆发力的发展。但力量绝不等于爆发力。就是说实战中并不是有力量就能把技术运用好。一个足球运动员的爆发力，必须通过基本力量与速度、技术，灵敏度协调地结合起来，才能发挥。
9、物态变化
在足球比赛中，运动员相互碰撞跌倒后，常看到运动员双手抱腿，在地上翻滚。这时，队医就会迅速进场，从药箱中取出一只瓶子，对着球员的伤痛处喷出一股白雾，一会儿，伤员疼痛消失，就可以重新入场比赛了。实际上这是因为瓶中装的是“冷气雾镇痛”，它是由氟氯甲烷配一些镇痛治伤药组成，这种药液从喷嘴喷到伤处时，迅速汽化成雾状。由于汽化要吸收大量的热量，运动员受伤处温度将急剧下降，血管收缩，神经麻痹，于是痛感就很快消失。
10、伯努利原理
我们在看足球比赛时，经常听到解说员说：足球在空中划出美丽的弧线，直挂球门死角。足球为什么会在空中划出美丽的弧线呢？是因为足球运动员在踢球时，用脚的内侧或外侧摩擦足球使足球在空中旋转着向前运动。根据相对运动，空气流动的方向与足球运动的方向相反。足球旋转的方向与空气流动方向相反的地方，足球对空气流动起阻碍作用，空气流速慢，压强大；足球旋转的方向与空气流动方向一致的地方，足球对空气流动起促进作用，空气流速快，压强小。这样使足球两侧产生了一个压强差，压力差。所以，足球在前进的同时又发生了偏转，从而形成了“美丽的弧线”。这种弧线球又叫“香蕉球”，跟乒乓球中的“弧线球”原理是一样的。
11、能量转化
踢高的足球下落后，再也弹不到原来的高度，并且每次弹起的高度都会比上一次低。原来被踢到高处的足球具有一定的机械能，足球在下落过程中，由于足球克服空气阻力做功，要损失一部分机械能；足球在碰撞地面时，发生形变也要损失一部分机械能，这样足球的机械能就会逐渐减小，所以足球弹起的高度就会越来越低。
蹴鞠：足球运动的雏形
东汉启母阙上的蹴鞠。
东汉少室阙上的蹴鞠。
汉代画像石上的蹴鞠。
2022年卡塔尔世界杯，就像冬天里的一把火，点燃了球迷蛰伏四年的激情。现代足球起源于英国，但足球作为一项运动，其雏形则是起源于中国。中国古代有一种类似足球比赛的运动，那就是蹴鞠。
壹
蹴鞠最初起源于兵营
蹴，蹑也，蹋（踏）也。“以足逆蹋曰蹴。”蹑、蹋、踏三字都是从上往下踩的意思。逆蹋，相当于从下往上踢、颠。蹴鞠就是踢球，但与现在的足球踢法还有差别，蹴鞠更主要的运动形式其实是颠球，类似于踢毽子，可以一人踢，也可以多人围成阵形来踢，主要是从下往上踢，不让球落地。当然也有分成两队，以将球踢进球门为胜的对抗赛，类似现代的足球比赛。
需要注意的是，古代球类运动还有一种叫“击鞠”，这种运动与足球关系不大，而是马球的原型，盛行于唐代。
蹴鞠，在古汉语中写法不一，亦作蹴踘、蹵踘、蹵鞠、蹋鞠、蹴毱、蹴圆、踢圆、踢踘、踢毬等等。最早的球是结毛而成，所以球也叫“毛丸”，写作“毱”或“毬”。后来人们用毛发充填皮囊制成球体，所以球又写作“鞠”，从革，表示用皮革弯曲制成的球。郭璞注《三苍》云：“毛丸可蹋戏者曰鞠。”唐宋以后才有充气的皮球，唐代徐坚等奉敕编撰的综合性类书《初学记》记载：“古用毛纠结为之，今用皮以胞（可能是动物膀胱）为里，嘘气闭而蹴之。”“踘”与足相关，主要是从人体触球的部位而言。
根据《事物纪原》记载，蹴鞠起源于黄帝时代，最初为训练士兵战阵而发明。马王堆帛书《十六经》记载，黄帝击败蚩尤，“充其胃以为鞠，使人执之，多中者赏”。刘向《别录》曰：“蹴鞠者，传言黄帝所作，或曰，起战国之时。蹋鞠，兵势也，所以练武士，知有材也，皆因嬉戏而讲练之。”《汉书·艺文志》兵技巧十三家有《蹴鞠》一家二十五篇。可见，蹴鞠最初是起源于兵营，大概是士兵在军训闲暇之时嬉戏玩耍的一项运动，可以放松身心，也可以训练团队合作。最初的球类与皮革相关，也印证了这一点。因为在古代皮革最密切的接触者、使用者就是士兵，所以汉语中“兵革”相连。
从文献角度来讲，蹴鞠最早出现在战国时代。《史记》和《战国策》都记载了战国时代的齐国流行蹴鞠：“临淄甚富而实，其民无不吹竽、鼓瑟、击筑、弹琴、斗鸡、走犬、六博、蹹踘者。”
汉唐时蹴鞠已经普遍流行，宋代发展到巅峰，形成了专业的蹴鞠团体，名为齐云社或圆社，类似于如今的足球俱乐部。到了明清时代，蹴鞠逐渐衰微。因为担心玩物丧志，明太祖朱元璋曾下令官吏、武士等禁止蹴鞠，“蹴圆的，卸脚”，甚至“鞠圆者诛九族”，明熹宗也曾下令严禁民间踢球。但蹴鞠运动在民间并未禁绝，还是出现了总结性著作。明人著有《蹴鞠图谱》《蹴踘谱》，记载了唐宋到元明时期蹴鞠比赛的方法、规则，以及球场、球门的形式、规格。如总结球的踢法有肩、背、拐、搭、控、拽、捺、膝、拍、月十种，还有“饮酒后”“筵席前”“有风起”“泥水处”“灯烛下”等十种不宜踢球的“不踢诀”，这些著作还记录了球类品牌有四十余种，蹴鞠社团百余个。
清初，八旗组织基层也流行踢球为戏，但清世祖顺治以“本朝平素学习艺业，骑射之暇，旁涉书史”为由，诏谕“即行严禁”踢球。乾隆帝更以聚众滋事为由，禁止蹴鞠。蹴鞠在两朝官方禁令下不可避免走向了衰落。
贰
刘太公没球看不高兴
文献记载了蹴鞠在战国时代齐鲁大地的流行，经过秦王扫六合、秦末乱世、楚汉相争，蹴鞠传统在民间仍然没有断绝，到了刘邦建立汉朝，天下重归一统，蹴鞠获得了太上皇刘太公“代言”，而后涌现出汉武帝、魏武帝这样帝王级的“球迷”和霍去病、梁冀这类大将军级的“球星”，蹴鞠在两汉颇为流行起来。
其中缘由，大概是蹴鞠这种和斗鸡走狗为类的运动，与汉代的平民特色颇为契合。
汉高祖刘邦是历史上第一个从市井里打拼出来的布衣皇帝，他身上保留了很多市井无赖的特征，例如在楚汉相争时，楚军缺粮，项羽捉了刘邦的父亲刘太公，绑在高高的案板上，旁边架了一口大锅，锅里面的水烧得滚烫。项羽威胁刘邦，要像宰牲口一样宰了刘太公，丢进锅里烹成肉汤供士兵充饥。刘邦却厚着脸皮对项羽说，你我是拜把子的兄弟，我爹就是你爹，你非要蒸煮你爹，有幸的话，也请分我一杯羹。刘邦就是这样一个无赖的人，但这种无赖就是能有效克制贵族世家出身的项霸王。
刘邦是市井出身，他的父亲刘太公也是市井之徒。刘太公是历史上第一个货真价实的太上皇，秦庄襄王的“太上皇”是秦始皇追封的，刘太公才是第一个活着享受实际待遇的太上皇。刘太公一路“躺”成太上皇，进了首都长安（今陕西省西安市），定居壮丽的皇宫，却不高兴了。刘邦是个孝子，看着父亲闷闷不乐，就让身边人去打听缘故。原来刘太公不习惯大城市的生活，据《西京杂记》记载，刘太公“平生所好，皆屠贩少年，酤酒卖饼，斗鸡蹴踘，以此为欢”。他就喜欢和一些屠户、商贩交往，以卖酒、卖饼、斗鸡、踢球为乐，如今困居深宫，了无生趣。
刘邦了解后，就命匠人吴宽在骊邑仿照故乡沛郡丰邑（今江苏丰县），建筑了一座新城，连丰邑的旧社神庙也一并迁移到了新城，刘邦年少时就曾在神庙里祭祀枌榆社神。整个新城的街巷布局、器物景色全部仿旧，甚至将丰邑的父老乡亲全部易地搬迁了过来，家乡元素满满，堪称复刻了一个故乡。丰邑的男女老幼相携来到新城后，走在街巷中，一眼就能认出自己居住的房屋，连乡亲们带来的鸡鸭狗羊散放在大路上，也都能找到各自的家。
刘太公到了新城，见到城中卖肉的、卖酒的、卖饼的都是故乡老友，此外斗鸡、踢球这类娱乐活动一样不少，还是他熟悉的市井生活，果然高兴了起来。汉高祖十年（公元前197年）七月，刘太公去世。为了纪念父亲，刘邦将郦邑更名为新丰（今陕西省西安市临潼区新丰街道）。唐人张守节《史记正义》征引《括地志》云：“新丰故城在雍州新丰县西南四里，汉新丰宫也。”筑城缘由和《西京杂记》记载相同。
汉语中有“鸡犬识新丰”或“鸡犬新丰”的成语，比喻在他乡仍能如在故乡般熟悉与愉快。苏轼初到惠州时写过一首诗，其中有两句“仿佛曾游岂梦中，欣然鸡犬识新丰”，表达了一种似曾相识、旧地重游的感觉。
叁
汉武帝和曹操是“球迷”
蹴鞠在汉代有太上皇代言，自然深受喜爱。《汉书·东方朔传》记载，大长公主刘嫖的男宠董偃，尊贵一时，没人敢直呼其名，汉武帝都尊称他为“主人翁”。董偃天下闻名，郡国中狗马、蹴鞠、剑客像车辐集中于车毂一样汇集于董偃府上。
不仅董偃喜欢踢球，汉武帝也是一个“球迷”，董偃经常跟随汉武帝观看斗鸡、斗狗、赛马、蹴鞠比赛。汉武帝看着球赛一高兴，就命枚乘的儿子枚皋写赋，记录赛况和观赛的乐趣。
骠骑将军霍去病喜欢踢球，他少年得志，不体恤士卒，在塞外征战时，士兵缺粮，饿得无精打采，他却在地上画出球场，踢球作乐。
汉成帝也喜欢踢球，《西京杂记》记载：“成帝好蹴鞠，群臣以蹴鞠为劳体，非至尊所宜。”在群臣劝诫后，汉成帝喜欢上了运动量更小的弹棋。
东汉权臣梁冀是一位游戏体育全能选手，踢球也是他精通的一项运动。《后汉书·梁冀传》称，“（梁）冀性嗜酒，能挽满、弹棋、格五、六博、蹴鞠、意钱之戏。”
曹操同样喜欢看球。东汉建安年间，天水人孔桂（字叔林）善于踢球，又爱谄媚，《魏氏春秋》称他“晓博弈、蹹鞠”“无德而荣，无功而禄”，《魏略》称他“好蹴鞠，故太祖爱之，每在左右，出入随从”，因为这个原因，曹丕和诸侯都想和他拉拢关系。