Física y futbol

Por: Adrián Aguirre

@AdrianAguirreA

El futbol es el deporte más popular en el mundo. A través de los años, y debido a que es una actividad física vibrante y de fácil acceso, se ha colado entre las principales fuentes de esparcimiento y recreación que existen en nuestra sociedad.

Conocido globalmente como fútbol asociación, soccer, balompié o football, este deporte se inició en 1863, cuando se fundó la Asociación de Fútbol en Inglaterra.

Si bien se han hecho millones de artículos sobre él, jamás había visto uno que relacionara el futbol con la física. Algo que explicara el porqué del “chanfle”, o cómo se relacionan entre ambos.

Shael Brown en su texto “The Physics of kicking a soccer Ball” nos comenta:

“Cuando pateas un balón de futbol, pasan muchas cosas.

Primero que nada, tu pierna le está metiendo energía kinética (o movimiento) al balón.

Otra cosa que pasa es que el balón se deforma. La parte del balón que pateas se vuelve plana por 0.01 segundos. La energía chocando con el balón es la energía kinética de tu pie más la energía acumulada en el balón deforme; la energía que sale es la energía kinética del balón más algo de calor”.

Con lo que he aprendido en primaria y secundaria, puedo decir que algo tienen que ver las tres leyes de Isaac Newton. ¿Por qué? La primera ley (de la inercia) nos dice: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”, por lo tanto la razón del movimiento del balón de fútbol es porque una pierna le imprime fuerza.

La segunda ley (o ley de la fuerza) nos dice: “El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”. Esto quiere decir que la aceleración del balón depende de qué tan fuerte se patee el esférico.

La tercera ley (principio de acción y reacción) nos dice: “Con cada acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”. Esto, relacionado con el fútbol, quiere decir que cuando un balón es pateado, el jugador experimenta la misma cantidad de fuerza que la redonda. Para comprobar esto, basta con situarse frente una pared, patear un balón muy fuerte una vez y golpear otro sin tanta fuerza, entonces podrán ver y experimentar la diferencia en qué tan fuerte regresa a ustedes cada uno.

Es común que cuando patees la número 5, esta durante el vuelo cambie su dirección o haga una curva conocida, en el mundo del futbol, como “efecto” o “chanfle”.

Lo anterior se debe al “efecto Magnus”, el cual nos dice lo siguiente:

Un objeto en rotación crea un remolino de aire a su alrededor. Sobre un lado del objeto, el movimiento del remolino tendrá el mismo sentido que la corriente de aire a la que el objeto está expuesto. En este lado la velocidad se incrementará. En el otro lado, el movimiento del remolino se produce en el sentido opuesto a la de la corriente de aire y la velocidad se verá disminuida. La presión en el aire se ve reducida desde la presión atmosférica en una cantidad proporcional al cuadrado de la velocidad, con lo que la presión será menor en un lado que en otro, causando una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire”.

Se podría decir que cuando la “bocha” está en el aire, se convierte en un proyectil afectado por la fricción del viento.

Este roce es ocasionado por las fuerzas electromagnéticas entre las partículas cargadas del pasto y el material con el que está hecho el balón.

La fricción convierte la energía kinética (explicada arriba) en calor, por lo cual si pateas un balón muy pero muy duro, ¡puedes hacer que se incendie!.

Pero, ¿cómo puedo pegarle al balón para producir un “chanfle”?

Según el especialista en física teórica, Jorge Flores Valdés (investigador emérito del Instituto de Física de la UNAM), la dirección del golpe no debe pasar por el centro de la bola para que comience a girar.

Vean videos de “artistas” como Juninho Pernambucano, Andrea Pirlo, Zinedine Zidane, fíjense bien en cómo colocan (o colocaban) el esférico, en su manera de pegarle y entenderán el porqué de sus magníficos goles.

Dos puntos estudiados por la física son: La velocidad de los objetos y la altura.

Empecemos definiendo la velocidad:

En física, la velocidad es la magnitud que expresa la variación de posición de un objeto en función del tiempo, o la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo.

Y eso, ¿qué tiene que ver con el futbol?

Bueno, un ejemplo de cómo influye la velocidad en el fútbol es la velocidad que pueden llegar a tomar los “cañonazos” de los jugadores.

Señalan los científicos especializados en biomecánica del fútbol que la velocidad media que puede llegar a tomar un balón pateado por un futbolista profesional (sin buscar precisión) está entre los 87,4 km/h y los 95,76 km/h.

Por ejemplo, un balón pateado por el ex futbolista inglés David Beckham alcanzaba una velocidad media aproximada de 87 km/h, que es la velocidad general alcanzada por los demás especialistas como el futbolista del Barcelona, Daniel Alves, o “Ronaldinho”, ex jugador del Querétaro.

Sin embargo, hay pocos jugadores en el mundo que pueden superar esta media.

Un balón pateado por el ex futbolista brasileño Roberto Carlos, cuando cobraba un “tiro libre”, siempre rondaba los 106–115 km/h, teniendo su máximo record en el Francia — Brasil de 1997, cuando su disparo alcanzó una velocidad de 122 km/h. Este disparo fue llamado “la bomba inteligente”.

Actualmente, futbolistas como Cristiano Ronaldo, Gareth Bale, Zlatan Ibrahimovic y Aleksandar Kolarov se encargan de mandar “balazos” y de “fusilar” al portero contrario.

Durante un partido disputado contra el FC Zurich, en la Champios League 2009/2010, el “tiro libre” de CR7 alcanzó una velocidad de 103 km/h, lo que dificultó la atajada del portero Suizo Johny Leoni.

Cabe destacar que los tiros del mejor futbolista del mundo siempre están en torno a los 100 km/h.

Ahora, ¿cómo podríamos relacionar la altura con el fútbol?

La RAE define la altura como “la distancia vertical de un cuerpo respecto a la tierra o a cualquier otra superficie tomada como referencia”.

En el siguiente caso, el cuerpo sería Cristiano Ronaldo y la superficie sería el piso.

Un estudio realizado por la industria de lubricantes para automóviles Castrol, llevó a cabo un análisis para medir las capacidades físicas de Cristiano Ronaldo. Entre las numerosas conclusiones sobre la asombrosa preparación física del portugués, se destacó una: La media de su salto se establece en casi 80 centímetros (78). Esto supera la media de salto de un jugador de la NBA, quienes tienen, en promedio, un salto de entre 60 y 70 cm según la posición del jugador.

Como podemos ver, el futbol implica muchas más cosas de las que se pueden apreciar en la televisión. Cada movimiento, cada giro, cada gambeta, cada gol, tiene un por qué y, aunque la física no sea una materia del agrado de todos, es importante saber que todo lo que hacemos tiene algo de esta ciencia y el deporte no se queda atrás.

Fuentes: http://lc3.littlechute.k12.wi.us/High%20School/Academics/Science%20Department/Janssen/Physics%20Of%20Project/projects/soccerandrewphil/summary.html

http://www.comoves.unam.mx/assets/revista/92/guiadelmaestro_92.pdf

http://conexioncausal.wordpress.com/2010/06/28/fisica-en-el-futbol/

http://www.mathematicshed.com/uploads/1/2/5/7/12572836/physicsofkickingsoccerball.pdf

http://www.kicking.com/The%20Physics%20of%20Kicking%20a%20Football%20-%20Brancazio%20-%201985.pdf

http://futbol-y-fisica.wikispaces.com/El+efecto+del+balon+

http://futbol.as.com/futbol/2009/09/18/mas_futbol/1253255223_850215.html

http://www.rpp.com.pe/futbolistas-mas-rapidos-fifa-foto_632375_7.html#foto

http://lema.rae.es/drae/?val=altura