Movimiento de fútbol americano se adhiere a reglas balísticas

Los expertos en balística han aplicado su experiencia en proyectiles para explicar el movimiento único del balón de fútbol americano, creando el modelo más preciso del vuelo en espiral del objeto.

Solo un puñado de investigadores ha estudiado por qué un balón de fútbol vuela en una trayectoria tan única, cortando el aire con notable precisión, pero también desviándose, tambaleándose e incluso girando mientras se precipita por el campo.

“Cuando un mariscal de campo hace un buen pase en espiral, la trayectoria de la pelota es notablemente similar a la de un proyectil de artillería o una bala, y el Ejército ha gastado enormes recursos para estudiar cómo vuelan estos proyectiles”, dijo John Dzielski en un comunicado. , investigador del Instituto de Tecnología Stevens, 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 entendidas, pudimos modelar el vuelo de una pelota de fútbol con más precisión que nunca”.

De hecho, dice Dzielski, mientras que 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 casco. 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 holístico, modelando 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, luego derivaron ecuaciones que eliminaron factores que no influyen sustancialmente. la trayectoria de vuelo de un balón de fútbol.

LUZ FINAL SOBRE LO QUE SEPARA LO BUENO DE LO MALO

Por ejemplo, durante un pase de 60 metros, 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 oscilar 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 tambalea lentamente, se lanzó bien. Si se tambalea rápidamente, el mariscal de campo se torció la muñeca (como si girara un destornillador) o se empujó hacia un lado cuando se lanzó la pelota. La muñeca podría haberse torcido porque el jugador fue tocado.

“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 es que el efecto Magnus, que hace que una pelota de béisbol se deslice o gire debido a los cambios en la presión atmosférica, tiene un efecto notablemente pequeño en una pelota de fútbol que gira. Un balón de fútbol gira sobre el 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 un balón gira en el aire, explicó Dzielsky.

“Mucha gente piensa que los balones de fútbol se desvían hacia la izquierda o hacia la derecha debido al efecto Magnus, pero este no es el caso en absoluto. El efecto de la fuerza Magnus es aproximadamente el doble que el efecto de la rotación de la Tierra”. “, ha declarado.

Además, Dzielski y Blackburn demostraron, por primera vez, que este desvío está estrechamente relacionado con por qué la pelota 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 se mueve, es casi imposible usar estudios de túnel de viento para registrar con precisión la aerodinámica de una pelota de fútbol en movimiento. “Eso significa que aún 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 un balón de fútbol en vuelo libre en entornos reales, no solo en túneles de viento. “Es la única forma de obtener el tipo de datos que necesitamos”, dijo. “Hasta entonces, una forma verdaderamente exacta y precisa de modelar la trayectoria de una bala permanecerá fuera de nuestro alcance.

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