FUERZAS FÍSICAS, TECNOLOGÍA Y AZAR EN JUEGO

El fútbol, desde sus orígenes, es un deporte cuyo resultado depende exclusivamente del número de aciertos en el intento de introducir un balón dentro de un arco. El gol es la estrella y el grito de gol desde las tribunas es el objetivo de todos los sentimientos que nuclea este juego.

¿Sabrán todos los espectadores y los actores en el escenario de una cancha que este éxito depende esencialmente de las leyes de la física? ¿Sabrán que el conjunto jugador-pelota escenario implica una habilidad donde el jugador controla por un instante (el del gol) gran parte del universo físico que lo rodea? ¿Sabrán que en ese instante el jugador logra la concurrencia apropiada y simultánea de fuerzas tales como el peso de Isaac Newton, la resistencia de George Stokes, el empuje de Arquímedes, la sustentación de Daniel Bernoulli y el arrastre termodinámico de Robert Boyle, que logran la maravilla? En este artículo nos proponemos desentrañar estos hechos significativos.

El Tiro Libre

Una de las mayores chances de gol es cuando se ejecuta un tiro libre; por lo menos es lo que ciencia nos dice. ¡La tribuna también lo sabe! ¿Por qué y de qué depende que en un tiro “de pelota quieta” haya más chance de convertir un gol? ¿Qué explicación pueden aportar las ciencias físicas? ¿Qué incidencia tiene la tecnología aplicada a la confección de las nuevas pelotas?

Para intentar explicarlo pongamos a la física en juego. Lo primero a tener en cuenta es que la pelota por sí sola no entra al arco; es el jugador quien debe ponerla en movimiento. La física nos dice que cuando dos objetos interactúan entre sí generan una relación de causa-efecto, así que la habilidad del jugador en su interacción con la pelota es clave.

En segundo lugar, la física también nos dice que sobre un objeto quieto (la pelota) el dominio, el control de la acción que se ejerce sobre él, es mucho mayor. El azar no juega un papel tan preponderante. En el tiro “de pelota quieta” el jugador puede decidir cómo apoyar la pelota (que no quede hundida en el pasto, por ejemplo); puede elegir el lugar para darle el puntapié (el cuadrante y la altura del contacto con el zapato); puede regular la fuerza que la impulse, y puede decidir cómo colocar su pie para dar el golpe (con cara externa o cara interna del pie, de punta, de empeine o de taquito). Por eso aumenta muchísimo la probabilidad de acertar un gol.

Muy distinto es lo que puede decidir el jugador cuando la pelota no está quieta, cuando viene en vuelo, por ejemplo. En ese caso, ella misma ya trae una velocidad, viene con spin (con efecto), está en caída o en subida. Con todas esas variables en juego, controlar su movimiento se convierte en una tarea muy compleja y el azar tiene un alto porcentaje de incidencia. Así vemos que buenos jugadores producen tiros que uno no se explica cómo pueden haber sido. En esos casos, el azar juega un papel importante.

Otro aspecto importante a tener en cuenta es la tecnología. Las nuevas tecnologías aplicadas al diseño de las pelotas han comenzado a jugar un rol cada vez más importante. De hecho en el Campeonato del Mundo de Sudáfrica de 2010, la Jabulani fue el elemento sorprendente y sorpresivo, muy lejos de comportarse como las vejigas infladas o las pelotas de trapo que se usaron en los comienzos del fútbol.

Sigamos con las ciencias. Para poner el balón en movimiento el pie del jugador deberá hacer contacto aplicando una fuerza impulsora, que posteriormente no acompañará al balón en su trayectoria. En ese contacto, casi instantáneo, la fuerza impulsora será la responsable de transferir energía al balón, esencialmente energía cinética que depende de la velocidad. Como plantean Courty y Kierlik en su libro El Fundíbulo del Futbolista, la pierna del jugador desarrolla un movimiento de “péndulo doble” similar al de las catapultas-fundíbulos usadas en la Edad Media como armas de lanzamiento. En la patada el muslo del jugador, llevado por el fémur, rota respecto de la cadera; mientras que los músculos de la pantorrilla, llevados por la tibia, rotan respecto de la rodilla. El momento preciso del impacto del pie con el balón debe ser cuando fémur y tibia estén alineados y la pierna completamente estirada. En este momento la velocidad de la rotación de la pierna en la punta del pie será de aproximadamente 5,5 revoluciones por segundo, lo que equivale a una velocidad lineal de unos 60 km/h. Debido a la gran diferencia de masas de los objetos que interactúan (pierna y balón), el balón saldrá despedido a mayor velocidad: unos 100 km/h. Los jugadores más habilidosos logran velocidades del balón de 120 a 130 km/h.

Esta destreza biomecánica requiere de mucho entrenamiento. Es un entrenamiento que consiste en tensar los músculos motores del muslo y la pantorrilla, aprovechar las articulaciones de la pierna para generar una doble rotación y concentrar toda la velocidad en el punto de contacto pie balón. Para un jugador habilidoso, este proceso consistirá en imaginar que es su propio pie lo que está lanzando.

La velocidad transferida y el ángulo de disparo serán las dos variables que el jugador deberá controlar para superar una barrera defensiva (altura) y desafiar al golero (alcance).

Una vez que el balón se encuentra en movimiento luego de un tiro libre de cancha, un penal o un corner, actuarán fuerzas físicas sobre él que las podemos identificar como: el peso (porque en la Tierra todo objeto por tener masa, pesa); el empuje que es una fuerza que descubrió Arquímedes (“Eureka !!!”) y es la responsable de que los cuerpos inmersos total o parcialmente en un fluido floten; la resistencia o fuerza de arrastre que ejerce el aire sobre un objeto en movimiento y la sustentación, que es la fuerza que hace el aire sobre las aves y los aviones (lo que les permite volar o planear).

Tanto la fuerza de arrastre como la sustentación dependen de la velocidad relativa del balón respecto de la del aire que lo rodea; el arrastre tiende a frenarlo porque actúa en sentido contrario al del desplazamiento, y la sustentación tiende a elevarlo porque actúa en dirección perpendicular a su desplazamiento. De la composición de estas cuatro fuerzas resultará el recorrido que hará el balón.

Pero sin la habilidad del jugador estas fuerzas son inútiles. Cuando decimos que un jugador es habilidoso nos referimos a su capacidad de “intuir” cómo se comportarán estas fuerzas en ese momento, basado en su experiencia y constante entrenamiento. Esta habilidad no la adquirió por resolver ejercicios de física todas las noches en su casa, luego de los entrenamientos. La mayor parte de los deportes que implican una actividad física están directamente vinculados con fenómenos estudiados por la física. Esto no implica que quien los practica deba hacer un curso y plantearse fórmulas. Por el contrario, un gran número de acciones son realizadas de manera totalmente intuitiva, pero no por ello menos eficaz.

Volvamos a las fuerzas. El peso, que depende de la masa y de la aceleración de la gravedad (que varía según el lugar en que se encuentre). La masa de una pelota oficial FIFA debe estar entre 420 y 445 g.

El arrastre, que es proporcional a la velocidad de la pelota: a mayor velocidad, mayor resistencia ofrece el aire.

El empuje, que está determinado por el volumen y la densidad del aire. A un balón FIFA que tiene un perímetro de 69,0 cm le corresponde un empuje casi despreciable de 1,40 newtons.

Cuando la pelota de fútbol gira en torno de su centro existe una fuerza perpendicular a la velocidad que es la fuerza clave que imprime “efecto” a la pelota. Entonces cuando se encuentra en vuelo, además de la trayectoria naturalmente curva de subida y caída que describirá (como el tiro de un cañón), también hará una curva lateral, de derecha a izquierda. La consecuencia será un doble efecto: arriba-abajo y derecha-izquierda. Este “efecto” se conoce con el nombre de efecto Magnus en homenaje al físico alemán Heinrich Magnus que lo describió en 1852, antes de que se inventara la pelota de fútbol moderna. (Aunque haciendo justicia con la verdad, el propio Isaac Newton ya lo había notado en el siglo XVII observando jugar al tenis en Inglaterra). Según Magnus, todo objeto esférico que se desplaza a través de un fluido –como un balón a través del aire– y que gira sobre su propio eje, genera una pequeña turbulencia a su alrededor que lo empuja en la dirección perpendicular a su trayectoria, de modo que lo desvía.

Así que, según dónde sea el contacto y el puntapié, será el recorrido que haga la pelota, superando la altura de la barrera o pasando por su costado, para que resulte de la manera más sorpresiva para el golero. Si además el puntapié del jugador genera desde el mismo inicio un movimiento de spin, mejor aún.

¿Cómo lograrlo?

Para entenderlo debes imaginar la pelota de frente como un círculo plano que se puede dividir en cuatro cuadrantes. Para que la pelota se eleve siempre habrá que patearla de la línea de su ecuador hacia abajo. Cuanto más abajo se golpea, más se elevará; pero también más giro antihorario respecto a su eje horizontal adquirirá, con lo cual caerá más rápido. Si además el jugador tiene el arte de golpearla con su pie derecho en el cuadrante inferior derecho de la pelota, ella adquirirá spin o efecto (girará sobre si misma respecto de su eje vertical, igual que gira la Tierra respecto del eje norte-sur) y describirá una segunda curva que se combinará con la curva de subida y bajada y producirá una trayectoria hacia la izquierda, en subida y bajada (“comba” hacia la izquierda). Si el golpe de pie derecho es sobre el cuadrante izquierdo inferior, la trayectoria será con “comba” hacia la derecha.

La velocidad de giro respecto de su eje vertical (spin o efecto) dependerá de la posición del pie en el momento de contacto: si fue “de punta”, o con la cara interna o externa del pie. En cuanto a la distancia de caída (alcance), ésta quedará determinada por la fuerza impulsora del golpe.

Fuente:  Revista De acuerdo

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