Futebol e o Efeito Magnus
Além de ser um esporte apaixonante e um ótimo motivo para cornetar os amigos, o futebol também pode ser um ótimo laboratório para ver a ciência em ação. Veja esta bela cobrança de falta de Roberto Carlos que ocorreu em um Brasil x França no ano de 1997.
Em um primeiro momento talvez não seja possível notar a curva que a bola faz em torno da barreira, mas no replay fica bem evidente.
Vamos deixar de lado alguns fatores como a distância ou a força do chute para focar essencialmente na trajetória da bola, o que faz com que ela "contorne" a barreira desta maneira?
Se você respondeu algo como "o talento do cobrador", obviamente não está errado, mas vamos pensar em termos mais objetivos e científicos.
Tomemos o referencial da bola como ponto de partida (estamos considerando-a parada e o ar é que se move ao seu redor) e pensemos nas forças envolvidas: O ar impõe uma força de resistência no sentido contrário ao do movimento, esta é a força de arrasto e pode ser observada na imagem abaixo:
O ar adere a superfície da bola contornando-a, algo semelhante pode ser visto na imagem abaixo onde um filete de água contorna uma colher:
O fenômeno em que os fluídos demonstram a propriedade de aderir às superfícies curvas foi batizado de efeito Coanda em homenagem a seu descobridor Henri Marie Coanda (1886–1972). Voltando ao exemplo do chute, algo parecido ocorre, porém temos uma rotação associada ao movimento o que é essencial para entendermos a curva que a bola faz:
A parte inferior da bola está girando no sentido contrário ao das linhas de ar e por isso a perda de aderência na parte de baixo ocorre mais cedo do que na parte de cima. Como consequência do efeito Coanda o ar sofre um desvio para baixo nessa região. Este desvio é explicado pela terceira lei de Newton onde temos o par de forças ação-reação no sistema bola-ar.
A bola empurra o ar para baixo e o ar empurra a bola para cima. Este é o efeito Magnus, onde a rotação de um corpo altera sua trajetória durante seu movimento em um fluido.
Analisando a imagem abaixo nota-se que o sentido de rotação foi anti-horário, o que gerou um desvio para a esquerda e consequentemente o gol.
É muito comum encontrarmos a explicação deste fenômeno em termos do princípio de Bernoulli, onde são analisadas as diferenças de pressões e velocidades entre a parte de cima e a parte de baixo da bola (a imagem acima contêm esta explicação em um de seus quadros). Porém neste raciocínio existe um erro histórico associado a causa e efeito (caso queira saber mais, consulte este artigo).
Ao passar pela explicação de diversos conceitos físicos e também questionar a maneira como este fenômeno costuma ser explicado nos livros didáticos, a análise deste belo gol nos mostra que não precisamos ir muito longe para ver o pensamento científico em ação.
Referências
Vídeo do Professor Douglas Gomes : A bola curva no chute de trivela e a Física.
https://www.if.ufrgs.br/novocref/?contact-pergunta=curva-surpreendente-de-uma-bola-de-futebol
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com/2011/05/especial-de-sabado.html
https://illumin.usc.edu/setting-the-curve-the-magnus-effect-and-its-applications/
