CIENCIA
Y CURIOSIDADES CNSPORTS
Velocidad de remate y el análisis
de su trayectoria
La velocidad del
remate y la trayectoria del balón
Uno de los entrenamientos de especialización
futbolística más realizados
en CN Sports Argentina es el perfeccionamiento
de la pegada de media y larga distancia
con ambas piernas. El objetivo de este
tipo de trabajos es optimizar la técnica
de remate, y aumentar la potencia y precisión
de los tiros. Buscando que los jugadores
manejen una media de velocidad y precisión
de tiro pareja con ambos perfiles. Para
ello es necesario que se realice una activación
y fortalecimiento adecuado de los grupos
musculares que intervienen a la hora de
realizar un remate, y a su vez que los
jugadores comprendan ciertos conceptos
acerca de como se comporta una pelota
dependiendo del tipo de golpe que le demos.
A continuación dejamos una breve
explicación acerca del tema.
¿Patear
a colocar o a fusilar? El remate de Magnus
y el de Reynolds
Las fuerzas que actúan sobre un
balón durante su trayectoria son
la gravedad (el peso), la sustentación,
la resistencia aerodinámica y la
fuerza de Magnus debida al espín
(rotación sobre su eje). Cada una
de estas fuerzas tiene unos parámetros
que pueden ser medidos experimentalmente
analizando las trayectorias del balón
para diferentes velocidades de chute y
ajustándolas (por mínimos
cuadrados) al modelo teórico. Cuando
el balón no rota se pueden determinar
los parámetros aerodinámicos
(fuerzas de sustentación y resistencia)
que dependen fuertemente del número
de Reynolds (un parámetro adimensional)
que caracteriza el régimen del
flujo de aire en una capa (límite)
alrededor del balón. En un balón
en rotación el parámetro
más interesante es el de la fuerza
de Magnus.
Es bien sabido que la aerodinámica
afecta el vuelo de una pelota deportiva.
El diseño de hoyuelos en pelotas
golf, las costuras en pelotas de beisbol
y la superficie rugosa de las pelotas
de tenis o fútbol, afectan al campo
de flujo a su alrededor, lo que influye
en su velocidad y trayectoria mientras
éstas viajan por el aire. El interés
principal está en el hecho de que
la pelota puede desviarse de su trayectoria
rectilínea inicial, resultando
en una curva (tiro con efecto o a colocar),
o algunas veces en una trayectoria de
vuelo impredecible (tiro potente y plano,
generalmente con el empeine)..
Tiro
con efecto (a “colocar”):
Efecto Magnus
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El efecto Magnus, denominado así
en honor al físico y químico
alemán Heinrich Gustav Magnus (1802-1870),
es el nombre dado al fenómeno físico
por el cual la rotación de un objeto
afecta a la trayectoria del mismo a través
de un fluido, como por ejemplo, el aire.
Un objeto en rotación crea un flujo
rotacional a su alrededor. Sobre un lado
del objeto, el movimiento de rotación
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 de rotación 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. Esta fuerza desplaza
al objeto de la trayectoria que tendría
si no existiese el fluido.
En la imagen, en la que una esfera observada
lateralmente se está desplazando
hacia la derecha (por lo que la velocidad
del aire circundante respecto de la esfera
va hacia la izquierda) y gira en el sentido
de las agujas del reloj, la velocidad
del aire en el punto más bajo de
la esfera aumenta por el arrastre de ese
giro. Asimismo, en el punto más
alto, el giro de la esfera se opone a
la corriente de aire y frena esta corriente.
De ahí que en el punto más
bajo de la esfera aparezca una pérdida
de presión respecto del más
alto que impulsa a la esfera hacia abajo.
La desviación lateral en el vuelo
(trayectoria parabólica), denominada
comúnmente como “swing”
o curva, es bien conocida en el béisbol,
cricket, golf, tenis y fútbol.
En la mayoría de estos deportes
la desviación lateral se produce
al hacer girar la pelota con respecto
a un eje perpendicular a la línea
de vuelo (Efecto Magnus). La aerodinámica
de las pelotas deportivas depende en gran
medida de la evolución y comportamiento
de la capa límite en su superficie.
En el fútbol, este fenómeno
es responsable del llamado "efecto".
Un gran ejemplo es el famoso tiro libre
de Roberto Carlos vs. Francia en 1997
o algunas otros tiros libres de jugadores
como Ronaldinho, Zico, David Beckham,
etc. Sin embargo, en lugares con una altura
considerable sobre el nivel del mar este
efecto es notablemente menor, de aquí
el famoso "la pelota no dobla",
de Daniel Passarella.
Tiro
potente y plano, con trayectoria inestable
(a “fusilar”): el número
de Reynolds
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El número de Reynolds es un número
adimensional que caracteriza el régimen
del fluido (si es laminar o turbulento)
y corresponde al cociente del producto
de una velocidad típica del fluido
y un tamaño típico del objeto
dividido entre la viscosidad cinemática.
El número de Reynolds, fijado el
fluido y el objeto considerado, es proporcional
a la velocidad y muestra que para balones
rápidos la resistencia aerodinámica
es prácticamente independiente
de la velocidad.
En deportes como el béisbol o en
los tiros potentes realizados generalmente
con el empeine en el fútbol hay
una variación interesante por la
cual la pelota se lanza o se patea sin
aplicar ningún tipo de giro. En
este caso, dependiendo de la costura u
orientación de las puntadas o de
la rugosidad del balón, se genera
un campo de flujo simétrico y algunas
veces variable en el tiempo, resultando
una trayectoria de vuelo impredecible.
Casi todas las pelotas deportivas viajan
en un rango de números de Reynolds
entre 40,000 y 400,000 [2]. En algunos
casos existen pequeñas perturbaciones
en la superficie de la bola, tales como
las puntadas en las pelotas de béisbol
y cricket, el fieltro de las pelotas de
tenis o la rugosidad de las pelotas de
fútbol, de tamaño tal que
afectan la transición de la capa
límite, y con ello algunas características
aerodinámicas.
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17.8.2017 |
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