Efectos do balón. Teoría do caos nos disparos a porteria.

Moita xente cre que o efecto Magnus explica o comportamento errático do balón de fútbol nos disparos a porta. Con todo, o efecto Magnus non explica por que Jabulani, o balón oficial na Copa Mundial de Fútbol de 2010, movíase ás veces de forma impredicible, ou por que balóns con diferentes costuras compórtanse de forma diferente. Taketo Mizota (Instituto Técnico de Fukuoka, Xapón) e os seus colegas usaron un túnel de vento e unha máquina de disparo de balóns con rotación para descubrir que o efecto Magnus explica o comportamento do balón só para fluxo con número de Reynolds (Re) subcrítico, pero o comportamento errático do balón aparece para Re supercrítico. No devandito caso, os vórtices que aparecen no ronsel do balón interaccionan de forma non lineal entre si, facendo que o comportamento do balón sexa caótico e impredicible, para goce dalgúns espectadores e desazón dos porteiros. O efecto bolboreta, que pequenos cambios producen grandes consecuencias, é en última instancia o responsable do comportamento errático do esférico.

Efectos do balón. Efecto Magnus

O efecto do balon

É comun no futbol que cando se golpea o balon, este durante o voo curva a súa traxectoria. Isto non pode ser? Un obxecto sobre o que non se está exercendo unha forza ten que seguir un movemento rectilíneo.

Por tanto concluímos que ese balón virando está a ser empuxado por algo, e o único que hai ao seu ao redor é o aire.

É dicir que non é necesario que haxa unha corrente de aire, senón a que o movemento dese balón no aire provoca unha forza sobre este que desvía a súa traxectoria. O elemento común dos tiros con efecto é que a pelota vai virando sobre se mesma. Ao virar segundo desprázase, o aire pasa con máis rapidez por un dos lados que polo outro.

Polo comportamento dos fluídos sabemos que cando o aire circula máis rápido hai un descenso da presión, entón temos que a presión ao carón do balón é menor que ao outro, así que o balón moverase lateralmente cara a ese lado.

Se o xiro que se lle fai á pelota no canto de ser lateral é cara arriba ou cara abaixo teremos o común efecto ?liftado? do tenis, onde se aprecia que a pelota baixa demasiado rápido: esta curvando a súa traxectoria cara abaixo.

Este Efecto Magnus é o que se produce por iso se describira acontinuacion.

Efecto Magnus

O efecto Magnus, denominado así en honra ao físico e químico aleman Heinrich Gustav Magnus(1802-1870), é o nome dado ao fenómeno físico polo cal a rotación dun obxecto afecta á traxectoria do mesmo a través dun fluído, en particular, o aire. É produto de varios fenómenos, incluído o principio de Bernoulli o cal describe o comportamento dun fluído moviendose ao longo dunha corrente e o proceso de formación da capa limite no fluído situado ao redor dos obxectos en movemento. Este efecto foi descrito por primeira vez polo físico alemán Heinrich Gustav Magnus en 1853

Un obxecto en rotacion crea un remolino de aire ao seu ao redor. Sobre un lado do obxecto, o movemento do remolino terá o mesmo sentido que a corrente de aire á que o obxecto está exposto. Neste lado a velocidade incrementarase. No outro lado, o movemento do remolino prodúcese no sentido oposto á da corrente de aire e a velocidade verase diminuída. A presión no aire vese reducida desde a presión atmosférica nunha cantidade proporcional ao cadrado da velocidade, co que a presión será menor nun lado que noutro, causando unha forza perpendicular á dirección da corrente de aire. Esta forza despraza ao obxecto da traxectoria que tería se non existise o fluído.

A miúdo faise referencia a este efecto á hora de explicar movementos estraños pero comunmente observados en deportes que fan uso de bólas e pelotas en rotación. No fútbol, este efecto é responsable da chamada "corda", en lugares cunha altura considerable sobre o nivel do mar este efecto é notablemente menor, dando por resultado o famoso "a pelota non dobra".

Leis de Newton no fútbol

O futbol soccer é un deporte no cal se poden explicar as leis de newton, empezaremos por explicar as leis de newton

PRIMEIRA LEI DE NEWTON

 É a lei  da inercia nesta lei newton refírese á primeira lei do movemento rebate a idea aristotélica de que un corpo só pode manterse en movemento se se lle aplica unha forza.

Newton expón que todo corpo persevera no seu estado de repouso ou movemento uniforme e rectilíneo a non ser que sexa obrigado a cambiar o seu estado por forzas impresas sobre el. Aquí se newton refírese a que un obxecto esta en repouse ata que hai unha forza que o fai moverse.

No futbol o claro exemplo é cando vai iniciar o partido a pelota ponse na media cancha o balón esta en repouso, en canto o árbitro asubiar o xogador patea a pelota ou dá un pase hai o xogador aplico unha forza que fixo cambiar o seu estado por unha forza impresa sobre el.

SEGUNDA LEI DE NEWTON

A segunda lei de newton refírese á lei da forza esta lei newton di que o cambio de movemento é proporcional á forza motriz impresa e ocorre segundo a liña recta ao longo da cal aquela forza imprímese. Nesta lei newton quere dicir que se sobre un obxecto en movemento actúa unha forza neta esta forza modificase o movemento ou a dirección do obxecto.

No futbol un exemplo é cando o porteiro despexa aplícalle unha forza ao balón, o balón vai caendo isto quere dicir que vai nunha dirección pero cando vai caendo un xogador pódea agarrar de volea como se di no futbol, entón a pelota cambiase de dirección debido á forza aplicada polo xogador.

Ou outro exemplo pode ser cando a pelota vai cara arriba entón cambiase de dirección cara abaixo debido á forza de gravidade que exerce a terra esa forza fai que o balón cambie de dirección.

TERCEIRA LEI DE NEWTON

Esta lei é coñecida como lei de acción reacción nesta lei newton expón que se un corpo para exerce unha forza sobre un corpo B este realiza sobre A outra acción igual e de sentido contrario Por exemplo no futbol aplícase cando  o balón pega no poste, isto fai que o balón exerza unha forza cara ao poste isto fai que o balón se vaia en sentido contrario á dirección en que ía orixinalmente  xa que o poste realizo sobre a unha acción igual pero de sentido contrario por iso o balón foise noutra dirección.

  

A física no fútbol 1

Por que cando pateamos unha pelota de fútbol alcanza moita máis velocidade se esta vénnos en sentido contrario, que se esta está quieta?

Resposta:

En efecto,é un efecto que supoño ben coñecido entre amantes de deportes de pelota varios, entre os que tamén está o tenis: a resposta a un mandoble do opoñente adoita saír da nosa raqueta moito máis ?forte? (a máis velocidade) que un golpe dado coa pelota quieta con respecto a nós.

Responderei esta pregunta con outra pregunta: Por que un balón que rebota contra unha parede chega máis lonxe cando vén contra ela moi rápido, se o comparamos con outro balón que chega ?chorando?? A parede non é sospeitosa de participar dando efecto ao balón ou nada semellante, nin sequera unha humilde patadita. A resposta está en tres palabras: enerxía potencial elástica.

Antes de meternos en fariña, hai que demostrar un postulado básico para a nosa tese. Chamemos a un invitado que nunca nos fallou nesta páxina e ao que poucos esperaban ver nunha entrada como esta. Invoquemos a Albert Einstein. Einstein, na súa Relatividade Especial ou restrinxida (a primeira, a de 1905, a de E=mc2), afirmou que nada pode viaxar máis rápido que a velocidade da luz no baleiro. Unha das consecuencias desta afirmación é que non existen os corpos incompresibles. En efecto, todo corpo que choque con outro sufrirá algún grao de deformación, xa sexa temporal (corpos elásticos) ou permanente (corpos inelásticos ou plásticos). Vexamos por que:

Imaxinemos unha pelota que choca contra unha parede. Imaxinemos que a pelota está feita do material máis duro do Universo, un material cuxos átomos están tan fortemente ligados entre eles que non hai forza humana que consiga separalos. Lancemos esa pelota contra unha parede. A velocidade dá igual.

A parte dianteira da pelota, cando entra en contacto coa parede, sofre unha forza que a frea. É posible que a parede rompa, é posible que non, pero o que nos importa é que a parede contra a que choca a pelota está a freala. Os primeiros en notar a freada son os átomos ?de diante? da pelota. Eses átomos notan a forza da parede, se desaceleran e interaccionan cos átomos da pelota que veñen detrás, freándoos á súa vez?

Servilleta 1: A pelota sempre se deforma. A parede, por dura que sexa, tamén se deforma (efecto non mostrado aquí).

Así pois, empezamos demostrando que ao pegarlle un neque a un corpo, este se deforma. Agora achegámonos ao proceso de pegarlle unha patada a un balón:

1.- Nun primeiro momento, o pé, que adoita ter unha velocidade de entre 15 e 20 m/s, entra en contacto coa pelota. Prodúcese a primeira deformación a medida que o pé segue avanzando e a pelota non se move moi rápido aínda.

2.- Nunha segunda parte, a deformación alcanza o seu máximo, a pelota vai cada vez máis rápido e alcanza a velocidade do pé.

3.- Nunha última etapa, a pelota chega a moverse máis rápido que o pé e sae disparada axudada pola enerxía elástica que almacenou ao deformarse, que a propulsa, apoiándose no pé, para abandonar o contacto con este a unha velocidade maior que a do propio pé (ata 38 m/s, un 140 km/h, se un é Roberto Carlos).

Unha pelota de fútbol que chega a nós a gran velocidade posúe, se desprezamos a súa rotación, unha certa cantidade de enerxía cinética, que depende tanto da masa como da velocidade da pelota. Cando esa pelota choca contra un obstáculo, ou sexa, o noso pé, que avanza cara a ela, a enerxía cinética que posuía o balón convértese en enerxía potencial elástica, sumándose á enerxía que lle proporciona o noso pé e provocando unha compresión maior do balón. Ao liberar maior enerxía na compresión, o balón é equivalente a un peirao máis comprimido, que saltará máis lonxe cando o liberemos que un peirao pouco comprimido.