La ciencia del mejor gol del año

 Ni Messi, ni Ibrahimovic, ni Ronney, ni Cristiano, ni Neymar, ni Griezzman…el mejor gol del 2016 lo ha marcado Mohd Faiz Subri, un jugador perteneciente al equipo Penang que milita en la liga de Malasia. Pasen y vean este increíble gol que hace unos días recibió el Premio Puskas al mejor gol que concede la FIFA en la gala “The Best”.

El gol es impresionante…pero jamás debió subir al marcador. Aunque nadie podía verlo el Penang jugaba con un jugador más que su rival. Me refiero al químico y físico alemán Heinrich Gustav Magnus, padre del Efecto Magnus, y que ayudó a que el balón golpeado por el jugador malayo entrara en la portería. ¿A qué me refiero?

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Mohd Faiz Subri y Heinrich Gustav Magnus

Cuando Mohd Faiz Subri golpeó el balón salió aparentemente recto y todos los presentes pensaban que se iría muy lejos de la portería. Sin embargo, la trayectoria de la pelota rápidamente comenzó a curvarse y terminó entrando entre los tres palos ante la mirada estupefacta de todo el mundo…incluido el portero. ¿Qué ocurrió? La clave fue pegarle a la pelota con efecto, con suficiente fuerza y a una buena distancia del arco.

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Inicialmente el balón golpeado por Mohd Faiz Subri siguió la primera ley de Newton, según la cual un cuerpo se mueve en la misma dirección y a la misma velocidad hasta que se le aplica una fuerza que lo haga variar de dirección. ¿Qué fuerza fue la que hizo que el balón cambiara la trayectoria? Veamos.

El futbolista malayo golpeó fuertemente con el exterior del pie derecho en la parte inferior izquierda de la pelota enviándola muy alta y a su izquierda…pero también rotándola en su movimiento. Esto provocó que en un lado del balón el aire se moviera en dirección contraria al giro de la pelota, aumentando la presión. En el otro lado del balón el aire se movía en la misma dirección del giro de la pelota, creando un área de baja presión.

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La diferencia de presiones provocó la aparición de una fuerza perpendicular a la dirección de la corriente de aire que hizo que la pelota se curvara hacia la zona de baja presión y cambiara su trayectoria dirigiéndose hacia la portería… y al portero del Penang se le quedó esa cara que se ve en el vídeo por culpa del Efecto Magnus.

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Vale, ya sabemos que entre Mohd Faiz Subri y Heinrich Gustav Magnus introdujeron el balón en la portería pero… ¿puede decirnos la ciencia algo más respecto a ese gol más allá de que siguió el Efecto Magnus? Sí, puede darnos la trayectoria exacta que sigue la pelota e incluso darnos la fórmula que la describe.

En un trabajo publicado en la revista Journal of Fluids and Structures, científicos franceses simularon este tipo de tiros libres usando como modelo un gol muy similar marcado por el brasileño Roberto Carlos a la selección francesa que dio la vuelta al mundo y del que hablé en esta conferencia. Para ello hicieron experimentos bajo el agua, lo que les permitió eliminar los efectos de las turbulencias en el aire y la fuerza de gravedad. Como se observa en la siguiente imagen los investigadores establecieron que la trayectoria que sigue una esfera cuando gira al dársele efecto es una espiral en forma de concha de caracol.

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En una cancha de fútbol, y en condiciones adecuadas, podemos llegar a ver algo parecido a esa espiral ideal que observaron los científicos franceses en el agua. ¿Cuáles son esos requisitos que sí que cumple el gol de Mohd Faiz Subri?

El primero de ellos es que hay que golpear el balón con mucha fuerza. Gracias a ello se minimiza la influencia de la gravedad. Sin embargo, con un golpe lo suficientemente fuerte esa influencia se minimiza. El segundo requisito para que se vea la curvatura completa es que el disparo lleve mucho efecto. El impacto del pie en el balón debe provocar un spin muy pronunciado. En un gol muy similar marcado por el brasileño Roberto Carlos a la selección francesa en Lyon y que dio la vuelta al mundo, si el lanzamiento no hubiese tenido spin el balón se hubiese marchado 4 metros fuera de la portería en vez de colarse inesperadamente en la portería.

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Trayectoria del gol de Roberto Carlos. Gol real con spin (azul); Trayectoria circular (naranja). Trayectoria recta (línea roja). Fuente (2)

La tercera condición es, quizás, la más importante, es que el disparo se tiene que producir a una distancia produzca a mucha distancia de la portería. Si esta no es suficiente, solo puede verse la primera parte de la curva, pero si la distancia es la correcta, como en el tiro del jugador malayo o el brasileño, la curva se cierra y se ve la trayectoria completa.

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Fuente: (2)

Como se aprecia en la anterior imagen si la distancia es de solo 9 metros (lo que separa la línea de gol del punto de penalti) la trayectoria que describe el balón es aparentemente una línea recta, ya que no hay espacio suficiente para que se vea la espiral completa. Por otra parte si la distancia es de 20 metros (como la falta que nos marcó Platiní en 1984 dejando a la selección española sin la Eurocopa) se aprecia la curvatura pero no la espiral en su totalidad. Si nos alejamos hasta los 35 metros (como en el caso del gol de Roberto Carlos) la espiral se ve completamente.

Como sé que, increíblemente, a la inmensa mayoría de los lectores de SCIENTIA el fútbol se la trae al pairo, les contaré algo que estoy seguro está más acorde con sus aficiones. El análisis científico del gol que hace unos días recibió el Premio Puskas al mejor gol del año  puede extrapolarse a otros deportes más “culturetas”. Observen en el siguiente vídeo cómo Rafa Nadal desarbola a Fernando Verdasco con un golpe maravilloso.

¿Impresionante eh? Pues bien, la trayectoria descrita por la pelota de Nadal se rige por las mismas leyes físicas que la que sigue el balón da Mohd Faiz Subri. En un principio la pelota sale recta y parece que se va a ir muy lejos de las dimensiones de la pista. Sin embargo, el spin y la fuerza que le imprime la zurda de Nadal a la pelota cambie súbitamente de trayectoria como consecuencia de la diferencia de presiones de las que hablé en el caso mejor del gol del 2016. La cara de Verdasco al ser superado lo dice todo.

Pero si el tenis tampoco les convence que sepan que todo lo que han leído pueden aplicarlo a deportes más “culturetas” como el cricket o el beisbol… y es que Heinrich Gustav Magnus es el científico que más influencia ha tenido en el deporte a lo largo de la historia.

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Estimados lectores, sé que en este momento ustedes están pensando: “¿y esto para qué sirve?” . Podría hablarles de las aplicaciones de dicha fórmula en balística u otras disciplinas….pero hoy no pienso hacerlo por dos razones.

La primera es que plantearse dicha pregunta es un error. La generación del conocimiento per sé ya es uno lo de los objetivos de las investigaciones científicas y no entiende de utilizadas inmediatas… lo que no significa que haya que investigar en lo que sea sin pensar en posibles aplicaciones. La segunda razón es volver a mostrarles que la ciencia forma parte de todos los acontecimientos de nuestras vidas…incluidos aquellos como el fútbol que muchos creen erróneamente que están alejadísimos del conocimiento científico.

Jose

Bibliografía consultada:

  1. New J. Phys. 18 (2016) 073027.
  2. Journal of Fluids and Structures 27 (2011) 659–667.
  3. NewJ.Phys.12 (2010) 093004.
  4. http://www.upsocl.com/comunidad/conoce-la-explicacion-fisica-del-increible-golazo-de-tiro-libre-de-roberto-carlos/
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9 respuestas a La ciencia del mejor gol del año

  1. MondoL dijo:

    otro ejemplo con una pelota de baloncesto

  2. Daryl dijo:

    ¡Tampoco hay que entusiasmarse tanto!. El efecto magnus ya existia antes de Magnus y este no es el “padre” (en el sentido de creador o inventor) sino el descriptor de dicho efecto.
    Por la mismas tambien podriamos decir que Subri “tuvo” la ayuda extra de dos fisicos (o fisico quimicos porque Magnus tambien realizó trabajos y descubrimientos quimicos).: Magnus para el giro en espiral y Newton para la subida y caida del balón ya que tambien podria considerarse a este como “padre” de la gravedad.

    Pero es que todavia hay más progentores: tios, abuelos y el gran patriarca. Podria considerarse el efecto Magnus como una variante del efecto Venturi y todos ellos explicables por el Principio de Bernoulli.

    Pero el gol de Subri es espectacular y por eso se merece el premio, auqnue posiblement no sepa la cantidad de físicos-quimicos-matemáticos que tenia detrás. Como el del chiste del mecánico y el martillo, habia que tener la fuerza y saber el lugar donde golpear. Roberto Carlos era un especialista en desplegar el efecto magnus y en muchos de sus tiros de falta se podrian apreciar pero claro al final los que quedan son los que acaban siendo gol y si es en una final ante un importante mejor que mejor.

  3. perlita1 dijo:

    Luego de asistir a esta magnífica clase, sólo me parece que “Sin embargo, la pelota rápidamente comenzó a curvarse” en el tercer párrafo, sonaría mejor como que “la trayectoria comenzó a curvarse”…

  4. Pingback: La ciencia del mejor gol del año | libro...

  5. Miguel dijo:

    Ciencia para todos, tan bien explicada que hasta yo lo entiendo . . . Gracias.

  6. Pingback: Lo Mejor de la Semana (15 – 21 de enero) | Hablando de Ciencia

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