La magia de Messi y la pelota que dobla

Por Martín Uran (*)

¿Quién no ha visto al astro argentino patear un tiro libre y marcar magistrales goles con el efecto "doblete" que le da a la pelota? En internet circulan varios videos donde se lo puede ver a Lio realizar una especie de ritual antes de patear los tiros libres. Más allá del ritual, intentaré dar una explicación sencilla del fenómeno físico implicado en estas jugadas extraordinarias que le permiten hacer "doblar" la pelota.

Sin duda Messi logra hacer doblar la pelota, y la razón está en la rotación de la pelota sobre sí misma. Pero vamos por parte, te invito a pensar primero un caso simple, el del movimiento de la pelota a través del aire sin que gire sobre sí misma. Para simplificar aún más el razonamiento, supongamos que el partido de futbol se da un día calmo, sin viento o viento mínimo. Cuando un jugador patea una pelota y hace que se alce en el aire comenzando a moverse, ésta desplaza el aire de la atmósfera en su trayectoria. Haré un dibujo para que la idea se entienda mejor, el dibujo se puede ver en la figura 1, -aunque mis habilidades gráficas no son muy buenas-. La circunferencia representa una pelota que se mueve en el aire de izquierda a derecha, rodeada de unas líneas curvas que representan el flujo de aire que envuelve a la misma durante el movimiento.

Como las velocidades de una pelota que es pateada por un jugador profesional suelen ser altas, cercanas a 160 km/h, se produce una región de flujo turbulento detrás de la pelota. Aquí no hay ninguna novedad, en esta situación la pelota se moverá casi linealmente.

Lo interesante y "mágico" ocurre cuando la pelota gira sobre sí misma a la vez que se mueve a través del aire, -a modo de información, te cuento que el movimiento de un cuerpo que se desplaza, y a la vez rota sobre sí mismo, se conoce como movimiento rototraslacional-, para este nuevo caso haré nuevamente un dibujo, el de la figura 2, donde intento ilustrar nuevamente una pelota que se desplaza a través del aire, pero esta vez incluyendo la rotación. Al igual que mencioné anteriormente, el aire fluye sobre la superficie de la pelota, pero la diferencia radica en que, en uno de los lados de la pelota, la velocidad relativa entre el flujo del aire y la pelota será diferente.

Supongamos que la pelota rota en sentido de las agujas del reloj, como muestra la ilustración de la figura 3. La rapidez del aire en relación con la superficie de la pelota se hace menor en la parte de arriba de la pelota, y la turbulencia se presenta más hacia arriba. Esta asimetría provoca una diferencia de presión; la presión media en la parte de arriba de la pelota ahora es mayor que en la parte de abajo. Siempre que en un fluido se presenten diferencias de presiones habrá fuerzas actuando en el interior del fluido -a propósito, el aire es un fluido-. Es por ello que se colocan bombas centrífugas para cargar las cisternas o tanques de algunas casas en regiones alejadas de la ciudad, donde no está presente el servicio de agua potable. La bomba centrífuga genera una diferencia de presión, que a su vez genera una fuerza y, finalmente, el agua se mueve desde su depósito natural, las napas subterráneas, hasta la cisterna ubicada arriba del techo de la casa. El movimiento siempre se da desde la región de mayor presión hacia la región de menor presión.

Volvamos a la pelota, ahora sabemos que el movimiento rotacional genera una diferencia de presión y esta diferencia de presión genera una fuerza en el interior del fluido, es decir, la diferencia de presión entre la parte superior e inferior del aire genera una fuerza que empuja a la pelota hacia abajo, como intenté representar en el dibujo de la figura 3. La razón de la diferencia de velocidades relativas entre el aire y la pelota se debe a la presencia de rozamiento entre la superficie de la pelota y el mismo aire. La rotación de la pelota frena el aire que pasa por encima y acelera el aire por pasa por debajo de ella, en consecuencia, la región por debajo de la pelota posee una velocidad relativa mayor que en la parte superior, por lo cual la presión en el parte inferior de la pelota será menor que en la parte superior y la fuerza empujará a la pelota hacia abajo, desviándola de su trayectoria casi lineal. En una patada que genere un movimiento curvo en fútbol, o "comba", la pelota gira alrededor de un eje casi vertical, y la desviación real es hacia un costado, es así como la pelota "dobla". El dibujo que realicé representando la pelota en la figura 3 sería una vista superior de la situación real. Es decir, el principio físico que lo explica es el mismo.

Pudimos dar una explicación sencilla al movimiento curvo de la pelota, pero ¿cómo lo logra?, ahí está la magia del astro. El cómo lo logra es parte de su habilidad, su práctica y su ritual, que le permite realizar jugadas extraordinarias y dejar impactados a todos los apasionados del futbol.

(*) Profesor de Física, Reg. Nº 2016-20741, Ministerio de Educación de Santa Fe.