¿Cómo afecta el número, la forma y la disposición de los paneles al rendimiento aerodinámico de una pelota de fútbol?

Answer 1

Antes de comenzar con la explicación inferida de los diferentes artículos que he leído, primero déjenos saber cómo se hacen los balones de fútbol porque su ciencia e información solo son valiosas e interesantes si abastecen el conocimiento desde su punto de partida.

¿CÓMO SE HACEN LOS FÚTBOLES?
Cada año se venden alrededor de 40 millones de pelotas de fútbol en todo el mundo, lo que convierte a la industria del fútbol en un gran negocio. La tecnología del fútbol ha progresado significativamente en los últimos años, esta publicación de blog explora las técnicas de fabricación que se utilizan para hacer una de esas 40 millones de bolas.

Balones de cuero cosidos

El fútbol moderno fue posible gracias a la invención del caucho vulcanizado por Charles Goodyear en el siglo XIX. La vulcanización hace que el caucho sea elástico y duradero, lo que permite su uso como la vejiga inflable en el centro de una pelota de fútbol. La vejiga inflable mejoró dramáticamente el rebote de la pelota. Los paneles exteriores de la pelota estaban hechos de cuero curtido para mejorar la durabilidad. El grosor de los paneles fue difícil de controlar ya que el cuero es un material natural. Los paneles también se cortaron a mano (al menos hasta principios de 1900), lo que genera inconsistencias en la forma. Hubo dos problemas principales con los balones de cuero. Los paneles de cuero se estiraron con el tiempo, haciendo que la pelota perdiera su forma, y ​​el cuero también absorbió agua. Un balón de fútbol empapado en agua es pesado, lo que hace que resulte incómodo y, a veces, doloroso patear y lanzar.

Balones sintéticos cosidos

La introducción del cuero sintético en la década de 1960 permitió a los fabricantes controlar más fácilmente la construcción del panel de bolas. La estructura más común fue la bola de 32 paneles basada en un icosaedro truncado, que consta de 12 pentágonos regulares y 20 hexágonos regulares. La forma matemáticamente ordenada creó una pelota que era más redonda que nunca y también consistentemente redonda, sin las protuberancias y deformidades que plagaron los primeros balones de fútbol. Las bolas consisten en paneles sintéticos y una vejiga de látex o butilo. Para controlar la forma de los paneles con cuidado, cada uno se corta con troquel (usando una herramienta de metal muy precisa) de una hoja de material y los agujeros se perforan previamente en cada uno para facilitar la costura. La fabricación de bolas sintéticas es laboriosa. Se necesita un cosidor experimentado alrededor de 3 horas para coser una pelota, y se necesitan hasta 15 minutos para coser la última costura. La introducción de materiales sintéticos significó que las pelotas de fútbol absorbían mucha menos agua que las pelotas de cuero. En consecuencia, las características de masa y juego de la pelota no cambiarían notablemente en mojado (haciéndolos mucho mejores en el clima británico). Los paneles sintéticos también se estiraron mucho menos que el cuero, lo que significa que las bolas sintéticas también conservaron su forma mucho más tiempo que las bolas de cuero.

Balones térmicamente unidos: la pelota moderna

Las pelotas de fútbol ‘térmicamente unidas’ son diferentes de sus contrapartes cosidas en la forma en que los paneles se unen. Todos los paneles están dispuestos dentro de un molde con adhesivo aplicado a los bordes de cada panel. El molde se calienta y presuriza, pegando todos los paneles en una esfera. Este proceso requiere mucho menos trabajo que unir los paneles. El primer fútbol con unión térmica se utilizó en el Campeonato de Europa de 2004.

Goal Line Technology dentro de la pelota

Una explicación detallada relacionada con el efecto de los paneles en el rendimiento aerodinámico del fútbol sigue de esta manera:

Los balones de fútbol se construyen típicamente a partir de 32 paneles pentagonales y hexagonales. Recientemente, sin embargo, las bolas más nuevas llamadas Cafusa, Teamgeist 2 y Jabulani se produjeron respectivamente a partir de 32, 14 y 8 paneles con formas y diseños dramáticamente diferentes a los de las bolas convencionales. El nuevo tipo de balón, llamado Brazuca, se produjo a partir de seis paneles y se utilizará en la Copa Mundial de la FIFA 2014 en Brasil. Sin embargo, se han realizado pocos estudios sobre las propiedades aerodinámicas de las bolas construidas a partir de diferentes números y formas de paneles. Por lo tanto, utilizamos pruebas de túnel de viento y un robot pateador para examinar la relación entre la forma del panel y la orientación de los balones de fútbol modernos y sus características aerodinámicas y de vuelo. Observamos una correlación entre los resultados de la prueba del túnel de viento y las trayectorias reales de la pelota, y también aclaramos cómo las características del panel afectaron el vuelo de la pelota, lo que permitió la predicción de la trayectoria.

La singularidad de la forma y el diseño de una pelota para un deporte en particular ha significado que hubo muy pocos cambios con el tiempo. Sin embargo, en años más recientes, ha habido cambios dramáticos en la forma y el diseño de los balones de fútbol. En particular, ha habido cambios sustanciales en la forma y el diseño de los paneles utilizados para construir los balones oficiales de los torneos de la Copa Mundial de la FIFA. El Teamgeist 2, que fue el balón oficial de la Copa EURO 2008 en Austria y Suiza, constaba de 14 paneles y era significativamente diferente de un balón de fútbol convencional, que generalmente está construido con 32 paneles pentagonales y hexagonales. La forma revolucionaria del Teamgeist 2 de 14 paneles ha atraído mucha atención. En la Copa Mundial de la FIFA 2010 en Sudáfrica, se introdujo una pelota de ocho paneles producida por Adidas, llamada Jabulani, que incorporó modificaciones adicionales de las formas de los paneles. La Copa FIFA Confederaciones 2013 en Brasil adoptó otra pelota de 32 paneles producida por Adidas como la pelota oficial. El último balón, llamado Cafusa, es utilizado actualmente por muchas ligas profesionales de fútbol y para partidos internacionales. Similar a una pelota convencional, una pelota Cafusa comprende 32 paneles. Sin embargo, mientras que los paneles de una pelota convencional son pentagonales y hexagonales y están dispuestos de manera simple, los de una pelota Cafusa difieren significativamente en forma y orientación, aunque pueden clasificarse aproximadamente en dos orientaciones con ocho paneles. En la próxima Copa Mundial de la FIFA 2014, que se celebrará en Brasil, el Brazuca, un balón de seis paneles también producido por Adidas, será el balón oficial.

Sin embargo, no se ha realizado ningún estudio sobre la correlación entre los resultados de las pruebas del túnel de viento y las rutas de vuelo reales de los balones de fútbol con respecto a la forma, el número y la orientación de sus paneles. Por lo tanto, en el presente estudio, examinamos esta correlación utilizando balones de fútbol modernos, incluido el Brazuca, y también investigamos en qué medida los resultados de la prueba del túnel de viento podrían explicar la trayectoria de vuelo real de un balón de fútbol. Con base en la correlación observada entre los resultados del túnel de viento y las trayectorias reales de la pelota, aclaramos cómo las características del panel afectan el vuelo de una pelota de fútbol, ​​lo que permite predecir la trayectoria.

Fuerza de arrastre en el túnel de viento.
Las pruebas del túnel de viento se llevaron a cabo utilizando diferentes balones de fútbol nuevos, a saber, Brazuca (Adidas, seis paneles), Cafusa (Adidas, 32 paneles), Jabulani (Adidas, ocho paneles), Teamgeist 2 (Adidas, 14 paneles) y convencional (Vantaggio, Molten, 32 paneles). Las bolas se montaron como se muestra en la Figura 1 a continuación. Se usaron dos orientaciones de panel de los balones de fútbol identificados como orientaciones A y B (ver Figura 2) para el estudio, y se midieron las propiedades aerodinámicas correspondientes.

Figura 1: Fotografía de la configuración de prueba del túnel de viento.

(a, b) Adidas Brazuca: hoyuelo pequeño y seis paneles, (c, d) Adidas Cafusa: textura de agarre pequeño y 32 paneles modificados, (e, f) Adidas Jabulani: pequeñas crestas o protuberancias y ocho paneles, (g, h ) Adidas Teamgeist 2: pequeñas protuberancias y 14 paneles; (i, j) Vantaggio fundido (balón de fútbol convencional): superficie lisa y 32 paneles pentagonales y hexagonales. (Foto por SH).
Figura 2: Balones de fútbol utilizados para la prueba y sus orientaciones de panel.

Se observó que el arrastre variaba sustancialmente con el tipo de pelota (Figura 3). La variación del coeficiente de arrastre con la orientación del panel también fue significativa para Cafusa y Jabulani, mientras que fue relativamente pequeña para Brazuca, Teamgeist 2 y la pelota convencional. El régimen de crisis de arrastre, que indica un cambio repentino en el coeficiente de arrastre Cd , fue el más bajo para Brazuca, seguido por la pelota convencional, Cafusa, Teamgeist 2 y Jabulani, en orden creciente. En el caso de Cafusa, el Cd disminuyó de ~ 0.5 a ~ 0.2 o menos en un número de Reynolds Re de 1.7 × 105 para la orientación del panel A, y en Re de 1.5 × 105 para la orientación del panel B (Figura 3b). Los números críticos de Reynolds para Cafusa fueron ~ 2.9 × 105 ( Cd ≈ 0.14) y ~ 2.4 × 105 ( Cd ≈ 0.16) para las orientaciones de panel A y B, respectivamente. El número crítico de Reynolds para Jabulani para la orientación del panel B fue ~ 3.6 × 105 ( Cd ≈0.12), que fue menor que el valor de ~ 3.3 × 105 ( Cd ≈ 0.16) para la orientación del panel A. Estos valores fueron menores que los de otras bolas (Figura 3c). Se observó que la variación del coeficiente de arrastre con la orientación del panel era pequeña para Brazuca, Teamgeist 2 y la pelota convencional (Figuras 3a, 3d y 3e). Se determinó que los números críticos de Reynolds para Brazuca eran ~ 2.5 × 105 ( Cd ≈ 0.15) y ~ 2.2 × 105 ( Cd ≈ 0.16) para las orientaciones de panel A y B, respectivamente. Los valores correspondientes para Teamgeist 2 fueron ~ 3.0 × 105 ( Cd ≈ 0.17) y ~ 2.8 × 105 ( Cd ≈ 0.15), y los de la pelota convencional fueron ~ 2.5 × 105 ( Cd ≈ 0.16) y ~ 2.8 × 105 ( Cd ≈ 0.17), respectivamente. Se observó además que la variación del arrastre en Jabulani con la orientación del panel fue relativamente sustancial para los números de Reynolds en el rango de 3.0 × 105–5.0 × 105.

Figura 3: Variación del coeficiente de arrastre con el tipo de bola y orientación del panel: (a) Brazuca, (b) Cafusa, (c) Jabulani, (d) Teamgeist 2, (e) pelota convencional.

Fuerzas laterales y de elevación en el túnel de viento.
La Figura 4 muestra los diagramas de dispersión de las fuerzas laterales y de elevación que actuaron sobre los balones de fútbol. Los diagramas indican que las fluctuaciones irregulares aumentaron a medida que la velocidad del flujo aumentó de 20 a 30 m · s − 1. La misma tendencia se observó cuando se cambiaron las orientaciones del panel. El cambio en la fluctuación irregular con el aumento de la velocidad fue menor para Teamgeist 2 (Figuras 4g-1 y 4h-1) y mayor para la orientación del panel A de Jabulani (Figura 4f-1). La fluctuación irregular era más prominente para la bola convencional cuando aumentaba la velocidad del flujo. La SD del lado y las fuerzas de elevación también aumentaron al aumentar la velocidad del flujo (Figuras 4k y 4l). Esta tendencia también se observó cuando se cambió la orientación del panel. El SD de las fuerzas fue más alto para Jabulani para una velocidad de flujo de 20 m · s − 1, y las fluctuaciones irregulares se observaron a la velocidad intermedia. La SD de las fuerzas laterales para la orientación del panel A de Jabulani no aumentó al aumentar la velocidad del flujo. Además, la SD del lado y las fuerzas de elevación para la orientación del panel B de Jabulani disminuyeron con el aumento de la velocidad de flujo, que fue diferente de los casos de las otras bolas.

A medida que la velocidad de flujo aumentó de 20 m · s − 1 (a – j) a 30 m · s − 1 (a-1– j-1), aumentaron las fluctuaciones irregulares de las fuerzas laterales y de elevación. La SD del lado (k) y las fuerzas de elevación (l) aumentaron al aumentar la velocidad del flujo.
Figura 4: Gráficos de dispersión del lado y fuerzas de elevación de las bolas y SD de las fuerzas respectivas para cada velocidad de flujo (después de 9 s).

La correlación entre las tasas de crecimiento de la SD del lado y las fuerzas de elevación cuando la velocidad de flujo se incrementó de 20 a 30 m · s −1 y las distancias totales extendidas de los enlaces del panel se muestran en la Figura 5. Aquí, la tasa de crecimiento se define como el promedio de la SD de las fuerzas laterales y de elevación. La distancia total extendida de los enlaces de paneles y el número de paneles fueron los siguientes: 3,32 my seis paneles para Brazuca, 4,47 my 32 paneles para Cafusa, 1,98 my ocho paneles para Jabulani, 3,47 my 14 paneles para Teamgeist 2, y 3.84 my 32 paneles para la pelota convencional. Se observó una fuerte correlación entre estos parámetros y el incremento de la velocidad de flujo (r = 0,64).

Figura 5: Correlación entre la tasa de crecimiento de la SD del lado y las fuerzas de elevación al aumentar la velocidad del flujo y la distancia total extendida del enlace del panel.

La Figura 6 muestra las fuerzas aerodinámicas inestables (fuerza lateral y fuerza de elevación) de cada balón de fútbol como amplitudes en el rango de baja frecuencia (10 Hz e inferior) según la Transformada rápida de Fourier (FFT). Esto tendió a aumentar las amplitudes en aproximadamente 2.5 Hz en la mayoría de los casos. En particular, la orientación del panel B de la pelota Jabulani (Figuras 6f y 6f-1) y la orientación del panel B de la pelota convencional (Figuras 6j y 6j-1) indicaron mayores amplitudes en comparación con los otros balones de fútbol en esta región de frecuencia más baja (2.5 Hz).

(a, b) Brazuca, (c, d) Cafusa, (e, f) Jabulani, (g, h) Teamgeist 2, y (i, j) pelota convencional.
Figura 6: Amplitud con respecto a las fuerzas aerodinámicas inestables (línea azul: fuerza lateral, línea roja: fuerza de elevación) de balones de fútbol derivados usando FFT a una velocidad de flujo de 30 m · s −1 .

Desviaciones de las coordenadas de los puntos de impacto.
Las bolas fueron lanzadas por un robot de patada de impacto hacia una red de portería a 25 m de distancia y los puntos en los que golpearon la red de portería se trazaron como se muestra en la Figura 7. La velocidad inicial del lanzamiento fue de 30 m · s − 1 y el número de rotaciones de bolas fue inferior a 1 (sin rotación). El lanzamiento se repitió 20 veces para cada orientación del panel de cada tipo de pelota. Se observó que los puntos de impacto de Brazuca y la pelota convencional eran relativamente estables, mientras que los de las otras tres bolas (Cafusa, Jabulani y Teamgeist 2) variaron sustancialmente con la orientación del panel. El impacto de Jabulani fue inestable y su trayectoria varió considerablemente con la orientación del panel (Figura 7c). Las trayectorias de Cafusa y Teamgeist 2 también variaron significativamente con la orientación del panel (Figuras 7b y 7d). Los cambios en las características de vuelo (puntos de impacto) de Cafusa y Teamgeist 2 con la orientación del panel fueron particularmente drásticos, lo que indicó que su orientación del panel afectó significativamente sus características de vuelo. Brazuca y la pelota convencional exhibieron trayectorias de vuelo relativamente estables y regulares en comparación con Cafusa, Teamgeist 2 y Jabulani, cuyas formas de panel variaron significativamente con la orientación y se caracterizaron por trayectorias de vuelo relativamente irregulares. A pesar de que Cafusa tiene el mismo número de paneles (32) que la pelota convencional, exhibió una gran variación en su trayectoria de vuelo con la orientación del panel.

(a) Brazuca, (b) Cafusa, (c) Jabulani, (d) Teamgeist 2, (e) pelota convencional.
Figura 7: Comparación de las características de vuelo (puntos de impacto) de las diferentes bolas para diferentes orientaciones del panel (velocidad de lanzamiento inicial de 30 m · s − 1 y ángulo de 15 °).

Además, las desviaciones estándar ( DE ) del punto de impacto de Cafusa para las orientaciones A y B fueron, respectivamente, 0,17 y 0,16 m en dirección vertical y 0,36 y 0,68 m en dirección horizontal. Los valores correspondientes para Jabulani fueron 0.14 y 0.51 my 0.49 y 0.43 m, los de Teamgeist 2 fueron 0.13 y 0.16 my 0.22 y 0.32 m, los de la pelota convencional fueron 0.36 y 0.19 my 0.51 y 0.48 m, y los de Brazuca fueron 0.45 y 0.22 my 0.22 y 0.20 m. Por lo tanto, las DE del punto de impacto de Cafusa para la orientación B del panel fueron las más altas en la dirección horizontal, mientras que la de Jabulani para la orientación B del panel fue la más alta en la dirección vertical.
En los gráficos de dispersión de las SD en la Figura 8, el eje horizontal representa las SD de las fuerzas laterales y de elevación, respectivamente, y el eje vertical representa las SD horizontales y verticales del punto de impacto de la pelota en la portería, respectivamente. Se observó una fuerte correlación entre las DE del punto de impacto horizontal y la fuerza lateral (r = 0.62) (Figura 8a), y entre las DE del punto de impacto vertical y la fuerza de elevación (r = 0.53) (Figura b).

Figura 8: Correlaciones entre las desviaciones estándar de las pruebas del túnel de viento y las pruebas del robot pateador

Este material ha sido copiado de los siguientes artículos de investigación eminentes:

Efecto de la forma del panel del balón de fútbol sobre sus características de vuelo

¿Cómo se hacen los balones de fútbol?

Depósito Institucional de la Universidad de Loughborough

Answer 2

Este artículo quizás lo explicará maravillosamente. Ha sido escrito por: Simon Choppin. (Todo el contenido está en las palabras del Sr. Simon Choppin)
(¿La nueva pelota de la Copa Mundial de Adidas, la Brazuca, Fly Straight o Swerve Like Mad?)

“Desde 1970, cada fútbol de la Copa Mundial ha sido creado por Adidas, una oportunidad ideal para mostrar sus últimos desarrollos en el diseño y la tecnología del balón. (Divulgación: trabajo en el Centro de Investigación de Ingeniería Deportiva de la Universidad Sheffield Hallam, que ha trabajado en algunos proyectos con Adidas. Nadie en el Centro de Investigación de Ingeniería Deportiva ha trabajado en el balón de la Copa Mundial de Adidas.) En 2006, tomaron una desviación radical de la norma con Teamgeist. Tradicionalmente, un fútbol se construye a partir de 32 paneles cosidos por El Teamgeist tenía 14 paneles que estaban pegados con calor (unidos térmicamente), dando como resultado una bola que era más “marmórea” que las generaciones anteriores.

El cambio no fue solo estético. Los jugadores que usan la pelota se quejaron de comportamiento errático en vuelo. Para la próxima Copa del Mundo (Sudáfrica, 2010) Adidas rediseñó considerablemente el balón, el Jabulani, que solo tenía ocho paneles unidos térmicamente. Desafortunadamente, las críticas al balón fueron, si acaso, más fuertes de lo que habían sido cuatro años antes. Muchos entrenadores y jugadores compararon el Jabulani con una pelota de playa que se desvía de manera impredecible.

¿Qué, si acaso, salió mal? ¿Y el mismo destino saludará a la nueva bola, la Brazuca, que tiene solo seis paneles de poliuretano? Muchas de las púas dirigidas a los balones de fútbol anteriores comentaron su ligereza antinatural, de ahí las frecuentes comparaciones con las pelotas de playa, pero tanto el Teamgeist como Jabulani están justo por debajo del límite de masa máxima de 445 gramos (el límite inferior es de 420 gramos).

Su diseño radical es diferente de un fútbol cosido estándar de dos maneras. Primero, menos paneles significan costuras más cortas. Según mis propias mediciones, una pelota de fútbol de 32 paneles tiene una longitud de costura de alrededor de 405 centímetros, en comparación con 345 cm en Teamgeist y 203 cm en Jabulani. En segundo lugar, la unión térmica creó un perfil de costura mucho más bajo. Un escaneo láser de la superficie del Jabulani y un balón de fútbol cosido muestra que la costura cosida es más del doble de profunda que la del Jabulani. El comportamiento flotante, parecido a una pelota de playa, de estos balones de fútbol no es porque sean livianos, sino porque son suaves.

A medida que el aire fluye sobre un objeto liso y elegante, abraza la superficie hasta que ha pasado por completo, creando muy poca resistencia. El aire que fluye sobre una pelota se comporta de manera diferente. Se separa de la superficie, creando un área de baja presión detrás, una estela. La región de baja presión crea fuerza de arrastre y ralentiza la pelota. A bajas velocidades, el flujo de aire es suave (laminar) y se separa temprano, creando una gran estela y una fuerza de arrastre relativamente alta. A medida que aumenta la velocidad, el aire se vuelve más caótico (turbulento), lo que lo ayuda a adherirse a la pelota durante un período de tiempo más largo, reduciendo el tamaño de la estela y disminuyendo la fuerza de arrastre.

Las costuras de una pelota de fútbol perturban el aire, ayudándolo a entrar en “baja resistencia” a velocidades más bajas. Un fútbol perfectamente liso sería imposible de jugar; altos niveles de resistencia alterarían radicalmente el comportamiento de la pelota. Además, a ciertas velocidades, una pelota puede experimentar un flujo de aire suave y caótico sobre diferentes regiones de su superficie. La estela asimétrica resultante crea un desequilibrio de fuerza, empujando la pelota en una dirección particular. Mientras que los jugadores de cricket y béisbol aprovechan este efecto para crear swing, en el fútbol el efecto ocurre a velocidades demasiado bajas para ser útiles.

La imagen a continuación muestra el comportamiento de arrastre de una pelota de fútbol de 32 paneles. Entra en un arrastre bajo a unos 60 kilómetros por hora, momento en el cual el método caótico o suave de desviación no está disponible. El giro en el fútbol se genera al hacer girar la pelota.

El tipo de disparos que causaron problemas en 2006 y 2010 fue plano, porque la pelota tenía muy poco giro. La pelota parecía moverse de manera impredecible, desviándose repentinamente y cambiando de dirección. Debido a la suavidad de las bolas, podría ocurrir un flujo de aire caótico o suave durante los tiros y los tiros libres. Además, un giro bajo hace que las fuerzas que actúan sobre la pelota cambien de dirección de forma rápida e impredecible, lo que lleva a un vuelo inestable. Esto es equivalente al movimiento asociado con un nudillo en el béisbol.

Este efecto puede ocurrir con otros balones de fútbol, ​​pero la mayor suavidad de Jabulani y Teamgeist hizo que ocurriera con mayor frecuencia, a velocidades experimentadas regularmente en el juego.

¿Se comportará la nueva Brazuca de la misma manera? Hay un par de razones por las que no espero la misma controversia en este Mundial. Aunque Brazuca utiliza la misma tecnología de unión térmica de las generaciones anteriores, las costuras son mucho más profundas. Esto es obvio cuando se maneja la pelota, y un escaneo láser muestra una profundidad de 1.56 milímetros, 50 por ciento más profunda que la pelota de 32 paneles y tres veces más profunda que la Jabulani.

Con seis paneles, el Brazuca tiene la menor cantidad de paneles que cualquier fútbol mundial. Sin embargo, medí la longitud de la costura en 327 cm, mayor que el Jabulani. Cada panel se asemeja a un molino de viento de cuatro brazos y no tiene las grandes regiones de suavidad presentes en los diseños de paneles anteriores, lo que evita aún más el problema del flujo de aire caótico o suave.

Para completar el argumento, la siguiente figura muestra el rendimiento aerodinámico de un fútbol de 32 paneles, un Brazuca y un Jabulani. Observe cómo el Brazuca se comporta de manera muy similar al fútbol de 32 paneles y cómo el Jabulani no entra en baja resistencia hasta casi 90 kilómetros por hora, lo que lo hace propenso al comportamiento caótico o suave descrito anteriormente “.

Además de Wiki: Brazuca también tiene casi 50,000 golpes o granos en su superficie, lo que le proporciona un mejor agarre. Los 6 paneles idénticos aumentan la consistencia de la pelota.

Answer 3

Para comprender los paneles, veamos primero cómo funcionaban las bolas de goma vulcanizadas más antiguas. La vejiga inflable solía dar un rebote adicional a la pelota. Los paneles exteriores estaban hechos de cuero curtido para mejorar la durabilidad y era difícil controlar su grosor. Además, los paneles solían estirarse debido a que el cuero absorbe agua y hace que la pelota pierda su forma.
Los balones de fútbol sintéticos que luego llegaron tenían 32 paneles basados ​​en un icosaedro truncado con 12 pentágonos y 20 hexágonos. Antes solían troquelar las bolas (usando alguna herramienta de metal) y luego comenzaron a usar un molde en el que los paneles se unirían con adhesivos. Este fue un método mejor y eficiente.
Hablando sobre el efecto que tienen los paneles, se realizaron pruebas. Lea este artículo para tener una idea completa. Este es el mejor artículo que encontré que explica la dependencia del rendimiento en los paneles. Se hace la pregunta sobre brazuca y jabulani, pero este sitio también compara algunas otras bolas.
Si alguien no está familiarizado con conceptos como pruebas de túnel de viento, número de Reynolds, etc., lea primero este artículo.
https://www.researchgate.net/pub …
Y luego pasar a esto
http://www.nature.com/articles/s …
En cuanto a su pregunta de brazuca vs jabulani,
El jabulani solía moverse de manera impredecible en el aire y, según la NASA, la razón era “En cero o cerca de cero, las costuras del flujo de aire del canal de la bola de una manera inusual y errática hacen que su trayectoria sea impredecible”. Entonces, cuando el delantero golpea la pelota directamente en el centro sin cortar la parte superior de su pie, la pelota tiene el potencial de moverse de manera impredecible. La brazuca tiene menos paneles, pero su forma es tal que su longitud de costura es mayor que las bolas de la copa del mundo anteriores. Las costuras son más profundas que el jabulani y el panel también tiene algunos golpes. Si lees los enlaces, entenderás que el flujo de aire alrededor de la esfera no es recto y se ve muy afectado por el arrastre de la esfera.
La brazuca tiene una textura más áspera. Debido a esto, se forma una capa delgada cerca de la superficie de la pelota llamada capa límite y el estado y el comportamiento de esta capa son críticos para su rendimiento. Lea este artículo de la NASA para obtener una mejor visión de la capa límite.
http://www.nasa.gov/content/nasa …
La brazuca tiene una longitud de costura mayor que el jabulani en un 68% y también experimenta menos resistencia que el jabulani.
La brazuca tiene una superficie más rugosa y experimenta un arrastre menor. ¿Qué quiero decir con esto?
Hay un fenómeno en la dinámica de fluidos llamado crisis de arrastre. Imagina patear una pelota de fútbol. El tirón gravitacional de la Tierra hace que se desacelere cuando alcanza la altura máxima y se acelere cuando vuelva a descender. El arrastre de aire absorbe energía de la pelota y hace que se mueva más despacio de lo que lo haría en ausencia de aire. A medida que la bola se ralentiza, hay una velocidad especial a la que cambia el flujo de aire a su alrededor, lo que conduce a un aumento de la resistencia. Esta transición se llama crisis de arrastre. Hacer rugoso el balón reduce la velocidad a la que ocurre la crisis de arrastre En resumen, la pelota tenderá a desviarse menos cuando alguien dispara fuerte, como en un tiro libre o penal.
Gracias por A2A.