El movimiento de fútbol americano se adhiere a las reglas balísticas

Los expertos en balística aplicaron su experiencia en balas para explicar el movimiento único del fútbol americano, creando el modelo más preciso del vuelo en espiral del objeto.

Solo un puñado de investigadores ha estudiado por qué un globo vuela en una trayectoria tan única, lanzándose por el aire con notable precisión, pero también desviándose, balanceándose e incluso girando mientras pasa zumbando 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 los militares han gastado enormes recursos estudiando cómo vuelan esas balas”, explicó en un comunicado John Dzielski. , investigador del Stevens Institute of Technology, profesor e ingeniero mecánico cuyo trabajo se publica en el Open Journal of Engineering de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos.

“Usando ecuaciones balísticas bien conocidas, pudimos 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 fue 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, investigador principal de Stevens, primero adoptaron un enfoque integral, modelando todo, desde la habilidad 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 han eliminado factores que no afectan sustancialmente afectar la trayectoria de vuelo de un balón de fútbol.

MOSTRAR LUZ SOBRE LO QUE SEPARA EL BIEN PASA DEL MAL

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 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 moverse 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 el balón de fútbol se balancea lentamente, entonces se lanzó bien. Si se balancea rápidamente, el mariscal de campo se tuerce la muñeca (como girar un destornillador) o se empuja hacia un lado cuando se lanza la pelota. La muñeca puede 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 más sorprendente fue que el efecto Magnus, que hace que una pelota de béisbol que gira se deslice o gire debido a los cambios en la presión del aire, tiene un efecto muy reducido en una pelota de fútbol que gira. Un balón de fútbol gira sobre el eje equivocado para activar el efecto Magnus, por lo que cualquier desviación en la trayectoria de vuelo debe provenir de una fuente diferente, 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 Magnus es aproximadamente el doble del efecto de la rotación de la Tierra”, dijo. .

Además, Dzielski y Blackburn demostraron, por primera vez, que esta desviación está estrechamente relacionada con por qué el balón termina 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 vuelo de un balón de fútbol hasta la fecha, Dzielski advirtió que aún 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 registrar con precisión la aerodinámica de una pelota de fútbol en movimiento. “Esto significa que aún no tenemos datos válidos para impulsar nuestro modelo, por lo que es imposible crear una simulación precisa”, dijo.

En los próximos meses, Dzielski espera encontrar financiación para herramientas que puedan adquirir datos aerodinámicos de un balón de fútbol que vuela libremente en entornos del mundo real, no solo en túneles de viento. “Esta es la única forma en que podremos obtener el tipo de datos que necesitamos”, dijo. “Hasta entonces, una forma verdaderamente exacta y precisa de modelar la trayectoria de una pelota permanecerá fuera de nuestro alcance”.

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