Imaginemos esta situación futbolera: Clásico entre Rosario Central y Ñuls, final de Copa Libertadores, minuto 45 del segundo tiempo, empate 2 a 2... Una ficción rosarina que muestra cómo un tiro libre puede resultar una maravillosa exhibición de Física.

El relato Un defensor canalla (de Rosario Central) comete una infracción contra un delantero leproso (de Newell's Old Boys, o "Ñuls") cerca del área; el árbitro sanciona tiro libre y pronto se apresta una barrera de seis para defender el arco. El delantero acomoda la pelota, pero un instante antes de patear cruza por su cabeza un estudio realizado por el físico alemán Gustav Magnus -en 1852-, se ilumina su rostro y patea. La pelota recorre cierta distancia en línea recta, pasa a más de un metro de distancia de la barrera, por la derecha, y pareciera que se dirige hacia el banderín del corner, pero, de pronto, hace una comba y termina su recorrido en un golazo. ¿Qué relación existe entre los estudios de física de Magnus y el gol de Ñuls?

Las balas de cañón
Siglos atrás, muchos cañonazos erraban sus objetivos: durante el vuelo, las balas de cañón se apartaban de la trayectoria prevista por culpa del viento y/o de pequeñas irregularidades en la superficie del proyectil. Sin embargo, los ingenieros militares se dieron cuenta de que si se arrojaba una bala haciéndola girar sobre sí misma, ésta se desviaba lateralmente pero su trayectoria era mucho más estable que lanzándola sin girar, y no dependía tanto del viento u otras circunstancias menores. A Magnus le encargaron que estudiase el porqué de esa desviación lateral, y la solución que encontró es la siguiente, aplicable tanto a balas de cañón como al golazo "leproso": consideremos una pelota en vuelo que está rotando sobre sí misma alrededor de un eje perpendicular al flujo del aire. Cuando el borde del balón se mueve en la misma dirección que el flujo citado, éste viaja más rápido con respecto al centro de la pelota. Esta mayor velocidad reduce el empuje o presión que ejerce el aire sobre ese sector de la pelota respecto de una pelota que no gira (es el llamado Principio de Bernoulli: "a mayor velocidad del fluido, menor presión"). El efecto contrario ocurre en el lado opuesto de la pelota, donde el aire viaja más lentamente respecto del centro. Por lo tanto, allí existe una mayor presión: el aire empuja con mayor fuerza. Como consecuencia del giro, existe una fuerza neta que empuja lateralmente la pelota y ésta se desvía de su trayectoria. La desviación lateral de un objeto en vuelo es generalmente conocida como "efecto Magnus".

Fuerzas presentes
Las fuerzas que actúan durante el vuelo de una pelota que gira sobre sí misma son de dos tipos: de arrastre y de empuje (ver figura). La fuerza de empuje es la fuerza hacia un costado o hacia arriba que da origen al efecto Magnus. La (fuerza) de arrastre se apone al movimiento de la pelota -la zona frontal recibe una mayor presión que la parte posterior-. Cuando la pelota no se desplaza rápidamente, el flujo del aire a su alrededor es suave (el llamado flujo laminar), la capa de aire que la rodea se separa rápidamente de la misma dejando una gran zona de baja presión detrás de la pelota. La diferencia de presión entre el aire delante y detrás de la pelota produce una mayor fuerza de arrastre, es decir, mayor resistencia al movimiento. Cuando la pelota "viaja" a gran velocidad, el flujo de aire a su alrededor es desordenado (flujo turbulento), y la diferencia de presiones ahora es pequeña, esto significa menor resistencia, y la pelota no se frena relativamente tan rápido.
Se sabe que cuando la velocidad de la pelota aumenta, la fuerza de Magnus (empuje) disminuye. Esto significa que una pelota dando vueltas sobre sí misma, moviéndose en forma lenta, es desviada lateralmente en mayor proporción que la misma pelota desplazándose a gran velocidad. Entonces, a medida que la pelota se va frenando, su desviación lateral se acentúa, ingresando luego en el arco canalla -en este caso- y produciéndose el "golazo" que se describirá en detalle la semana próxima.

Fuente: "Divulgón - Selección de contenidos científicos"; Nro. 4, Año I. Publicación electrónica rosarina coordinada por investigadores de las siguientes unidades académicas de la Universidad Nacional de Rosario: Instituto de Física Rosario, Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura, Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario y Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Página web: www.divulgon.com.ar
Adaptación: Lic. Enrique A. Rabe -Area de Comunicación Social del Ceride-.

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publicado el 15 de noviembre de 2003