Solo un puñado de investigadores ha estudiado por qué una pelota de fútbol americano vuela en una trayectoria tan única, surcando el aire con una precisión notable, pero también desviándose, tambaleándose e incluso dando vueltas mientras se precipita campo abajo. Ahora, los expertos en balística del Stevens Institute of Technology han aplicado, por primera vez, su comprensión de los proyectiles de artillería para explicar este movimiento único, creando el modelo más preciso hasta la fecha del vuelo de una pelota de fútbol en espiral.

"Cuando un mariscal de campo hace un buen pase en espiral, la trayectoria del balón es notablemente similar a la de un proyectil de artillería o una bala, y el ejército ha invertido enormes recursos en estudiar la forma en que vuelan esos proyectiles", explicó John Dzielski, investigador de Stevens. profesor e ingeniero mecánico cuyo trabajo se publica en Revista abierta de ingeniería de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. "Usando ecuaciones balísticas bien entendidas, hemos podido modelar el vuelo de una pelota de fútbol con más precisión que nunca".

De hecho, dijo Dzielski, si bien las ecuaciones balísticas en sí mismas no son terriblemente complejas, los movimientos que predicen pueden serlo. Las ecuaciones contienen muchos términos que representan todas las formas en que el aire puede afectar el movimiento de un caparazón. El primer desafío residía en considerar cada variable a su vez para determinar cuáles son importantes cuando se usan en un contexto nuevo o diferente.

Dzielski y el coautor Mark Blackburn, científico investigador sénior de Stevens, primero adoptaron un enfoque exhaustivo:modelaron todo, desde la destreza de un mariscal de campo hasta el efecto de los vientos cruzados y el impacto de la rotación de la Tierra, y luego derivaron ecuaciones que eliminaron factores que no No influye sustancialmente en la trayectoria de vuelo de una pelota de fútbol. Por ejemplo, durante un pase de 60 yardas, la rotación de la Tierra cambia el punto final del pase en solo cuatro pulgadas. "Resulta que la rotación de la Tierra no tiene mucho efecto en un pase de fútbol, ​​pero al menos ahora lo sabemos con seguridad", dijo Dzielski.

Modelar el vuelo de una pelota de fútbol arroja luz sobre lo que separa los buenos pases de los malos. Dzielski y sus colegas no solo demostraron que un pase en espiral puede tambalearse a un ritmo lento o rápido (o una combinación de ambos), sino que también fueron los primeros en calcular cuáles son esas frecuencias para un balón de fútbol. Si la pelota de fútbol se tambalea lentamente, entonces fue bien lanzada. Si se tambalea rápidamente, entonces el mariscal de campo torció la muñeca (como si girara un destornillador) o empujó hacia un lado cuando se lanzó la pelota. La muñeca podría haberse torcido porque el mariscal de campo estaba siendo golpeado.

"Los mariscales de campo y los entrenadores ya saben esto intuitivamente, pero hemos podido describir la física en el trabajo", dijo Dzielski.

Otro hallazgo más sorprendente fue que el efecto Magnus, que hace que una pelota de béisbol que gira se deslice o se desvíe debido a los cambios en la presión del aire, tiene un efecto notablemente pequeño en una pelota de fútbol que gira. Una pelota de fútbol gira a lo largo del eje equivocado para desencadenar el efecto Magnus, por lo que cualquier desviación en la trayectoria de vuelo debe provenir de una fuente diferente, como la sustentación creada cuando una pelota gira en el aire, explicó Dzielski. "Mucha gente cree que los balones de fútbol se desvían hacia la izquierda o hacia la derecha debido al efecto Magnus, pero ese no es el caso en absoluto. El efecto de la fuerza Magnus es aproximadamente el doble del efecto de la rotación de la Tierra", dijo.

Además, Dzielski y Blackburn demostraron, por primera vez, que este desvío está íntimamente relacionado con por qué la pelota termina con la nariz hacia abajo al final del pase cuando se lanza con la nariz hacia arriba.

Aunque el trabajo de Dzielski y Blackburn representa el modelo más preciso de la trayectoria de vuelo de un balón de fútbol hasta la fecha, Dzielski advirtió que aún se necesita más trabajo. Debido a que una pelota de fútbol gira y da vueltas mientras viaja, es casi imposible utilizar estudios de túnel de viento para registrar con precisión la aerodinámica de una pelota de fútbol en movimiento. "Eso significa que todavía no tenemos buenos datos para alimentar nuestro modelo, por lo que es imposible crear una simulación precisa", dijo.

En los próximos meses, Dzielski espera encontrar financiación para instrumentos que puedan capturar datos aerodinámicos de una pelota de fútbol en vuelo libre en entornos del mundo real, no solo en túneles de viento. "Esa es la única forma en que podremos obtener el tipo de datos que necesitamos", dijo. "Hasta entonces, una forma verdaderamente precisa y precisa de modelar la trayectoria de un balón permanecerá fuera de nuestro alcance". + Explora más

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