¿Qué física hace que un balón de fútbol cambie de dirección durante el vuelo?

Answer 1

El fenómeno se conoce como ‘efecto Magnus’. Lo estudias bajo el tema Mecánica de fluidos. Haré todo lo posible para explicarlo. Lo primero que debe saber es, según el Teorema de Bernoulli, que la energía de un fluido permanece constante (pero hay algunas limitaciones en el fluido, aunque el fluido debería ser incompresible, laminar, etc.). Sobre la base de este teorema, podemos concluir que si la velocidad en un punto del fluido aumenta, la presión en ese punto disminuye y viceversa.

Ahora, cuando se patea una pelota de fútbol, ​​gira sobre su propio eje mientras viaja a través del fluido (aire en este caso). Digamos que el fútbol está girando en sentido horario.

Ahora tienes que considerar dos casos
1. La pelota viaja directamente en el aire. O si consideramos que la pelota está estacionaria, el aire se mueve directamente alrededor de la pelota.
2. Debido a la rotación de la bola, hace que el aire gire en el sentido de las agujas del reloj.

Debido a estos dos movimientos, en un lado de la pelota aumenta la velocidad del aire (por lo tanto, baja presión) y en el lado opuesto la velocidad se reduce porque las dos direcciones del aire son de naturaleza opuesta (por lo tanto, alta presión).

Debido a esta diferencia de presión, la pelota se desplaza en dirección perpendicular a aquella en la que se patea la pelota, lo que lleva a un swing.

# Espero que lo deje claro. 🙂

Answer 2

Cualquier esfera que gire en cualquier fluido muestra el efecto Magnus. Consideremos el ejemplo de una pelota de fútbol, ​​ya que se ha preguntado específicamente aquí. Los balones de fútbol no se curvan por principio. Se curvan porque al patearlos, generalmente terminamos impartiéndoles un giro. Supongamos que está mirando una pelota desde la parte superior que gira en sentido antihorario en el plano horizontal y se mueve hacia adelante al mismo tiempo.

Ahora, para entender este fenómeno de manera muy simple, usemos un poco de sentido común. El lado derecho de la pelota siempre irá en contra del flujo de aire, ya que la pelota gira en sentido antihorario. Debido a esto, las moléculas de aire en el lado derecho experimentarán una mayor fricción y disminuirán la velocidad. (Si se trata de un flujo laminar, las partículas directamente en la superficie de la bola se moverán en sentido antihorario con la superficie de la bola, lo que significa que habrá una zona de velocidad cero cerca de la bola). Del mismo modo, las partículas a la izquierda experimentarán una fricción sustancialmente menor y fluirán más rápido. Por lo tanto, habrá una diferencia en las velocidades del flujo de aire local a través del diámetro. Dado que el flujo de aire no se rompe a través de la superficie de la bola, podemos aplicar el teorema de Bernoulli (incluso el de los flujos compresibles tiene una conclusión similar de todos modos). Por lo tanto, el flujo de aire más rápido aplicará una presión más baja en comparación con el flujo de aire más lento. Esto causará una diferencia de presión y conducirá a una fuerza neta que actuará desde el lado más lento hacia el lado más rápido, en este caso, de derecha a izquierda, y hará que la bola gire. Esta fuerza siempre actúa perpendicular al flujo (dibuje un diagrama y lo entenderá) y da como resultado una trayectoria circular.

Tenga en cuenta que cuán apretada es la curva depende del giro proporcionado, así como de la velocidad con la que se patea la pelota. Cuanto más giras, más apretada es la curva.

Curiosamente, el mismo efecto hace que los tiros libres lanzados por Ronaldo y Lampard bajen. En realidad, es la falta del efecto Magnus, si existe tal cosa. Básicamente, cuando pateamos una pelota, la golpeamos usando la parte del empeine cerca de los dedos de los pies. Esto va debajo de la pelota, dándole un efecto de retroceso. Si aplica el mismo principio aquí, verá que la pelota intentará curvarse hacia arriba. Entonces, lo que solemos ver es un vuelo ligeramente prolongado. Ronaldo y Lampard lo golpearon de manera que la pelota no gire mucho al golpear. Eso se puede hacer golpeando la pelota de manera que la línea de fuerza de su patada pase por el centro de la pelota. Sin ningún giro, la pelota sigue una trayectoria normal y parece caer. Para ver realmente un baño de pelota, tome una pelota de ping pong y una pala. Golpea la pelota muy fuerte, dándole un giro superior realmente feroz. La pelota simplemente caerá muerta. Picarlo muy duro y simplemente volará.

En general, toma una pelota de ping pong y tírala muy rápido y largo, impartiendo cualquier giro que quieras con tus dedos. Verá estos efectos muy claramente. El peso ligero de la pelota de ping pong acentúa el efecto. Cuanto más claro sea el objeto y más lisa su superficie, mayor será el efecto.

Answer 3

Para ser muy franco, se conecta con el empeine de su pie en la parte inferior de la pelota y fuera de su centro. De esta manera, además del tiro, le das un giro a la pelota cuando sale del pie.

La bola, que ahora gira a una velocidad de v, tendrá una velocidad relativa del viento (v + u) en un lado y (vu) en el otro, siendo la velocidad del aire. Esta diferencia en la velocidad del viento provoca una caída de presión, creando una fuerza que hace que la bola se doble en la dirección donde la presión es menor (la velocidad del viento es mayor).

Esta es la teoría básica. Hoy en día, las bolas se hacen más redondas (menos puntadas) porque las puntadas también afectan la diferencia de presión mencionada anteriormente y tienen un efecto (por muy leve que sea).

Como se menciona en otra respuesta, es el efecto Magnus, que es un caso especial del Principio de Bernoulli. https://en.wikipedia.org/wiki/Be …

Answer 4

Hay un artículo interesante que discute algunas de las físicas / matemáticas involucradas en el camino en espiral de una pelota de fútbol. Aquí está el objetivo de Roberto Carlos contra Francia (discutido en los comentarios a la pregunta).

Así interpretamos un famoso gol del jugador brasileño Roberto Carlos contra Francia en 1997. Este tiro libre fue disparado desde una distancia de 35 m. Roberto Carlos golpea fuerte el balón
(U0 = 38 m / s) con un ángulo de aproximadamente 12∘ con respecto a la dirección de la portería; debido a la rotación
(ω0≈88 rad / s, un valor difícil de extraer de las películas, pero plausible), esquivó la pared, se inclinó hacia la portería, golpeó el poste y entró (Fig. 11). El portero Fabien Barthez no se movió: sin rotación, ¡el balón habría salido del campo a 4 m de distancia de la portería! Si la trayectoria hubiera sido un círculo simple y no una espiral, la pelota aún estaría a 1 m de distancia [.]

De: curvas de fútbol – Revista de fluidos y estructuras
# Cortesía http://physics.stackexchange.com …

Answer 5

El giro de la pelota hace que gire. Esto se debe a la diferencia de presión entre dos lados de la pelota. El giro hace que el aire entrante se adhiera a la pelota por más tiempo que si la pelota no lo estuviera. Esto significa que el aire se desviaría hacia un lado. Por ejemplo, si la pelota gira en sentido horario (cuando se mira desde arriba) y se mueve hacia adelante, el aire entrante a la derecha se adherirá a la pelota por más tiempo y hará que el aire se mueva un poco hacia la izquierda (el aire entrante a la izquierda se vuelve turbulento a medida que fluye contra la dirección del giro). Entonces, según la tercera ley de Newton, cuando el aire empuja hacia la izquierda, la pelota se mueve hacia la derecha. Viceversa, en sentido antihorario. Espero que responda tu pregunta.

Answer 6

La trayectoria de una pelota de fútbol a través del aire puede ser una curva si la pelota es pateada “fuera del centro” y el pie que golpea es impulsado a través de una cuerda más o menos paralela a un diámetro recto. Esta fuerza descentrada imparte un giro de la pelota hacia ese diámetro recto. Un diseño especial creado por adidas para el torneo de campeonato de la UEFA 2008 introdujo una cubierta de pelota con textura que proporcionaba un poco más de fricción con el aire, mejorando así la “acción” que un jugador puede poner en la pelota con el golpe descentrado. Por cierto, la nueva cubierta también mejoró la tendencia de una pelota golpeada con precisión a través de su centro para volar verdaderamente recta, permitiendo a los jugadores agregar fuerza sin ver que la pelota sigue una trayectoria de meneo. Estos efectos son similares a los impartidos por la superficie de guijarros inversa de una pelota de golf.
http://www.soccerballworld.com/E …

Answer 7

Esto se llama efecto Magnus: https://en.wikipedia.org/wiki/Ma …
La idea es que la pelota crea un remolino. Hay una caída de presión, lo que lleva a la pelota a ser atraída, y finalmente se curva.

Answer 8

En realidad, solo estamos simulando esto como parte de un próximo curso de física de juegos. Un enfoque simple es con respecto a @http: //en.wikipedia.org/wiki/Mag…

Mire un video de una simulación simple en Unity 3D …

Una bola girando por el aire

Answer 9

1. con respecto a la biomecánica, el balón de fútbol puede doblarse solo si la técnica se usó sabiamente al patear el balón y el poder detrás del balón fue el que causó una presión diferente en el aire