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



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



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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