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El movimiento del fútbol americano sigue reglas balísticas

Los expertos en balística han utilizado su conocimiento sobre proyectiles para explicar el movimiento único del fútbol americano y crear el modelo más preciso del vuelo en espiral del objeto.

Solo un puñado de investigadores ha investigado por qué un balón de fútbol vuela en una trayectoria tan única, volando por el aire con una precisión notable, pero también esquivando, tambaleándose e incluso girando mientras corre por el campo.

“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 dedicado tremendos recursos a estudiar cómo viajan estos proyectiles”, explicó en un comunicado de John. Dzielski, investigador del Stevens Institute of Technology, profesor e ingeniero mecánico cuyo trabajo ha sido publicado en el Open Journal of Engineering de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos.

“Con ecuaciones balísticas bien entendidas, pudimos modelar el vuelo de una pelota de fútbol con más precisión que nunca”.

De hecho, dijo Dzielski, aunque las ecuaciones balísticas en sí mismas no son particularmente complejas, los movimientos que predicen podrían serlo. Las ecuaciones contienen muchos términos que representan todas las formas en que el aire puede afectar el movimiento de una envoltura. El primer desafío fue observar cada variable por separado para determinar cuáles son importantes cuando se usan en un contexto nuevo o diferente.

Dzielski y el coautor Mark Blackburn, científico investigador senior de Stevens, primero adoptaron un enfoque integral, modelando todo, desde las habilidades de un mariscal de campo hasta los efectos de los vientos cruzados y los efectos de la rotación de la Tierra, y luego derivaron ecuaciones que representan los factores eliminados que son no es significativo para afectar la trayectoria de un balón de fútbol.

Arrojar luz sobre lo que separa los pases buenos de los malos

Por ejemplo, durante un pase de 60 yardas, la rotación de la tierra cambia el punto final del pase en solo 4 pulgadas. “Resulta que la rotación de la Tierra no tiene mucho impacto en un pase de fútbol, ​​pero al menos ahora lo sabemos con certeza”, dijo Dzielski.

Modelar el vuelo de un balón 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 lenta o rápidamente (o una combinación de ambos), sino que también fueron los primeros en calcular cuáles son esas frecuencias para una pelota de fútbol. Si el balón comienza a tambalearse, entonces se lanzó bien. Si se mueve rápidamente, entonces el mariscal de campo ha torcido la muñeca (como un destornillador) o la ha tirado hacia un lado al lanzar la pelota. La muñeca podría haberse torcido porque el jugador recibió un golpe.

“Los mariscales de campo y los entrenadores ya saben esto intuitivamente, pero pudimos describir la física en el trabajo”, dijo Dzielski.

Otro hallazgo sorprendente fue que el efecto Magnus, que hace que una pelota de béisbol se deslice o gire debido a los cambios en la presión del aire, tiene un efecto notablemente pequeño en una pelota de fútbol que gira. Un balón de fútbol gira en el eje equivocado para desencadenar el Efecto Magnus, por lo que cualquier desviación en la trayectoria debe provenir de alguna otra fuente, como la sustentación creada cuando un balón gira en el aire, explicó Dzielski.

“Muchas personas creen 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 de Magnus es aproximadamente el doble del efecto de la rotación de la Tierra”.

Además, Dzielski y Blackburn demostraron por primera vez que este desvío está estrechamente relacionado con el motivo por el cual el balón cae boca 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 un balón de fútbol hasta el momento, Dzielski advirtió que se necesita más trabajo. Debido a que una pelota de fútbol se tuerce y gira a medida que viaja, es casi imposible usar estudios de túnel de viento para trazar 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 recopilar datos aerodinámicos de un balón de fútbol que vuela libremente en entornos del mundo real, no solo en túneles de viento. “Esa es la única forma en que podemos obtener los datos que necesitamos”, dice. “Hasta entonces, una forma verdaderamente exacta y precisa de modelar la trayectoria de una pelota sigue siendo difícil de alcanzar”.

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