La física detrás del fútbol

Por: Eduardo Castro Bermúdez

El futbol es un deporte que requiere velocidad, fuerza, resistencia y estrategia. No es para nada sencillo practicarlo a un alto nivel, requiere horas y horas de entrenamiento para perfeccionarlo. 

Aunque no sólo son prácticas en la cancha, sino también un buen conocimiento de la física detrás del futbol, por ejemplo, para tener un buen control de balón o realizar tiros con una gran comba.

LAS LEYES DE NEWTON Y EL FUTBOL

De acuerdo con la primera ley de Newton, si no se aplica fuerza a un objeto, éste continuará moviéndose a la misma velocidad y dirección que antes.

Cuando colocamos el balón en el césped, permanece en su lugar, es decir, en movimiento cero ya que no se le aplica ninguna fuerza.

Sin embargo, después de patearlo, continuará moviéndose en la dirección en que lo pateamos. Su velocidad disminuirá gradualmente, debido a la fricción (una fuerza aplicada sobre el balón en la dirección opuesta a su movimiento), pero la dirección de su movimiento seguirá siendo la misma.

De acuerdo con la segunda ley de Newton, una fuerza aplicada a un objeto cambia su aceleración, es decir, la tasa a la que cambia su velocidad. Cuando pateamos el balón, la fuerza que le aplicamos hace que acelere de una velocidad de cero a una velocidad de decenas de kilómetros por hora.

Cuando el balón se suelta del pie, comienza a desacelerarse (aceleración negativa) debido a lafuerza de fricción que se ejerce sobre él. Si pateamos el balón en el espacio exterior, en donde no hay fricción, aceleraría durante la patada y luego continuaría moviéndose a una velocidad constante en la dirección en la que pateamos, hasta que golpee algún otro objeto u otra fuerza sea aplicada.

¿CON PARTE INTERNA O ‘PUNTERAZO’?

Dos cosas suceden pateamos el balón con la parte interna del pie. Por un lado, nuestra capacidad para proporcionar al balón un impulso fuerte para alcanzar una distancia lejana es relativamente limitada. Por otro lado, mejoramos la probabilidad de la dirección hacia la que apuntamos. Así que logramos una mejor precisión, pero una menor fuerza.

Cuando damos un ‘punterazo’, el golpeo del balón es más fuerte pero menos preciso. El problema con este tipo de golpeo es que le damos a la pelota una patada poderosa en una superficie pequeña: nuestro dedo pulgar del pie.

La diferencia entre dar un ‘punterazo’ y patear con parte interna se asemeja a la diferencia entre pisar un sólo clavo y acostarse sobre una cama de clavos. En el primer escenario, la fuerza de nuestro peso se enfoca en un punto; mientras que en el segundo, se distribuye en un área grande, lo cual es menos doloroso.

SEGÚN EN DONDE PATEAS EL BALÓN

Cuando pateamos el balón de un lado, comienza a girar en su lugar según la ubicación de la patada. Si lo pateamos hacia un lado y un poco hacia la parte inferior, sucede algo maravilloso: la pelota se eleva en el aire mientras gira sobre su propio eje.

Al principio volará exactamente en la dirección de la patada y, a medida que disminuye la velocidad debido a la fricción con el aire, el movimiento giratorio hará que el aire de un lado se mueva más rápido que el otro.

El balón luego cambiará su dirección y girará a la izquierda o a la derecha, dependiendo del lado en el que pateamos la pelota. Esto se conoce como el efecto Magnus, y en el futbol se puede realizar con el tiro de tres dedos (como Roberto Carlos), o también con la “folha seca” (como Juninho Pernambucano o Cristiano Ronaldo).

Un gran ejemplo de la realización del tiro de tres dedos y el efecto Magnus es Roberto Carlos, leyenda del futbol brasileño. A lo largo de su carrera perfeccionó el tiro de tres dedos y consiguió goles con tiros que parecían imposibles.

El gol más significativo, y el mejor ejemplo de tal efecto, es aquel que le marcó a Francia en unamistoso internacional en 1997.

En tal partido la selección brasileña consiguió un tiro libre directo a unos 35 metros de la portería francesa. Roberto Carlos se posicionó a 90 de grados del balón y tomó unos 10 metros de distancia. Al llegar al balón, lo pateó con la parte externa del pie, con un giro lateral, lo cual convirtió un golpe casi recto en un tiro con gran comba.

¿Un tiro de tres dedos con mucha fuerza podría hacer que el balón de un giro de 360 grados y regrese?

No importa cuán fuerte y precisa sea la patada, a medida que el balón se mueve por el aire, la fricción lo hace más lento, lo cual provoca que el radio de giro sea cada vez más pequeño.

En teoría, la bola puede ir en círculos cada vez más pequeños, pero para hacer eso tiene que girar extremadamente rápido alrededor de su eje, mucho más rápido de lo que cualquier humano podría causar.

DE PRIMERA INTENCIÓN

Cuando se patea el balón sin antes detenerlo, esté continúa moviéndose en la dirección hacia la que el anterior jugador decidió, y la fuerza adicional del toque de primera intención causa que se mueva ligeramente en diagonal. Así el balón termina en algún lugar entre su trayectoria original y la ubicación del tercer jugador.

Por el contrario, al patear el balón diagonalmente en la dirección del jugador que la pasó primero, la suma de direcciones se cancelaría y la pelota se movería directamente hacia la dirección a la que apuntaba.

EVITAR GOLES

La energía es el potencial para crear trabajo o fuerza, que se manifiesta en movimiento o calor. La energía nunca desaparece, sino que se transfiere de un objeto a otro, y de una forma a otra (de un movimiento a otro).

A medida que el balón llega al portero a una velocidad alta, tiene dos opciones: coger el balón con las dos manos y bloquearlo con el cuerpo (atraparlo) o cambiar su dirección con alguna parte del cuerpo.

La pelota llega a la meta con una gran cantidad de energía de movimiento. Debido a la ley de conservación de la energía, esa energía no se puede perder, sino que debe transferirse a otro objeto o transformarse en una forma diferente de energía.

Debido a esa alta energía, detener el balón con la mano puede ser una experiencia dolorosa, ya que la energía de la pelota se absorbe en la palma de la mano (un área pequeña) y parte de ella se refleja de nuevo en la pelota cuando se libera en otra dirección.

En contraste, cuando un portero atrapa el balón, lo detiene con su cuerpo y absorbe su energía, y con una patada lo suficientemente fuerte, es empujado hacia atrás.

Por esta razón, los porteros a veces se recuestan sobre la pelota o ruedan con ella, de esta manera tienen un mejor control sobre la gran cantidad de energía que viene con la pelota, lo que evita que entre en la portería.

CIENCIA Y FUTBOL UNIDOS

Así que entender la física detrás del futbol ayuda a comprender cómo funciona el juego. Conocer qué dirección tomará el balón según el tipo de golpeo sirve, por ejemplo:

• Delanteros y mediocampistas: tomar mejores decisiones a la hora de pasar el balón o tirar a portería.
• Porteros: prevenir la dirección de un tiro o decidir la técnica para detener la pelota.
• Defensas: ‘leer un pase’ y ‘cortar el balón’.

La ciencia no es incompatible con el deporte, pues éste funciona y mejora según aquella. La física trabaja para comprender e innovar al “deporte más hermoso del mundo*”.