La ciencia del balón de futbol

Gran parte de la emoción del futbol depende de las características del balón. Sofía Flores describe la evolución que ha tenido el balón de futbol en las últimas décadas y la ciencia que está detrás de él.

Gran parte de la emoción, la agilidad y la destreza que se puede ver en las canchas de futbol depende de las características físicas de un elemento que generalmente pasa desapercibido: el balón. Sofía Flores describe la evolución que ha tenido el balón de futbol en las últimas décadas, así como las características generales y particulares que le permiten ser aerodinámico y convertirse en el instrumento que, al final del encuentro, determinará la gloria o derrota de cada de uno de los contendientes.

 

Sofía Flores Fuentes

 

El mundial Corea-Japón estaba a la vuelta de la esquina cuando Adidas lanzó el que sería el balón oficial de la copa del mundo 2002.[i] Fevernova, nombre que recibió el esférico, era particularmente novedoso: tenía menos costuras, lo que afectó de manera decisiva su forma y, por tanto, su aerodinámica. Además, una de las tantas modificaciones en su morfología era una nueva capa de espuma sintáctica que le daba un mejor desempeño en el terreno de juego. En ese momento, Fevernova fue un parteaguas en el mundo del futbol.

También para Fevernova las críticas no se hicieron esperar. Muchos jugadores –incluso el entrenador belga de porteros‒ dijeron que el balón se sentía demasiado ligero, algo contradictorio si tomamos en cuenta que estaba en el límite de peso máximo que la FIFA establece para los esféricos. Gianluigi Buffon, portero de Italia, dijo que era «una pelota ridícula para niños».

«Es peligroso hacer un balón que los jugadores vayan a criticar», dijo el doctor Matt Carré, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Sheffield y experto en nuevas metodologías empleadas en equipamiento deportivo. «Por lo general, quienes critican los balones son los porteros, y por supuesto, los porteros que fallan en detener el balón». Esto tiene mucho sentido si tomamos en cuenta que Italia no pasó a cuartos de final en ese mundial.

Cambiar un balón de futbol es modificar la esencia del juego, algo que sí ha sucedido en la historia del deporte más maravilloso del mundo. Los balones que hoy son utilizados en los campos de futbol, desde los simples hasta los más profesionales, son remotamente diferentes a los que ayudaron a fundar el deporte más famoso del planeta. Esto incluye materiales empleados, proceso de fabricación, interacciones y forma, entre otros muchos, muchísimos factores.

De acuerdo con Carré, «hay muchos factores que están relacionados con el desempeño de un balón». A continuación revisaremos algunos de ellos.

 

Los materiales de un buen balón

Las personas que diseñan balones buscan que sean tan eficientes como sea posible en términos energéticos. Cuando uno patea un balón lo que sucede es que se le aplica energía. El esférico se deforma, almacena dicha energía y la libera con el movimiento. «Uno busca que el balón tenga un alto nivel de restitución, es decir que se espera que libere tanta energía como la que se le aplicó», dijo Carré. Además, se estudia cuánto tiempo puede un balón retener la energía, un factor también relacionado con la eficiencia.

El número de capas que tiene un balón hace la diferencia. Carré mencionó que «mucho del impacto tiene que ver con qué sucede dentro del balón». Así que saber que la alta eficiencia del balón cuando se le patea a nivel mortal –y no al de futbolista profesional, cosa que nunca seremos‒ es sólo una de las tantas características de lo que es una buena pelota tranquiliza mucho. «No es lo mismo rebotar una pelota contra el suelo desde una gran altura –una de las formas más comunes para probar un balón que patearla». Además de las capas, la diferencia también radica en el poder que se pone al momento del contacto. En este sentido, los investigadores estudian el balance entre cuánto tiempo de contacto existe entre los jugadores y los balones y en qué grado son capaces de controlarlo.

La estructura exterior del esférico es más que un diseño atractivo. Ésta tiene un gran efecto en la eficiencia del impacto y, sobre todo, en la aerodinámica. Por mucho tiempo ‒casi más de cuarenta años‒ los parches de pentágonos y hexágonos caracterizaron al balón de futbol. Dichas figuras estuvieron hechas de piel, material que se hacía ineficiente si se mojaba, ya que más que jugar con un balón lleno de aire, parecía que se jugaba con una pelota llena de semillas. Las formas geométricas se mantuvieron, pero el material cambió: llegaron los polímeros. Eso sí, la unión tanto de piel como de plásticos se hacía con costuras. De hecho, en el mundial de México 86 se utilizaron balones cosidos a mano. Pero ¿usar parches planos, cosidos, para buscar hacer una figura esférica…? Suena poco aerodinámico.

Hasta hace relativamente poco, se comenzó a emplear una nueva tecnología para pegar los parches en vez de coserlos. «Esto fue visto como una tecnología fantástica, que hacía de los balones algo más consistente, e incluso más fuerte», mencionó el doctor Carré. El siguiente paso en la mejora de los balones fue dejar de usar parches planos y comenzar a hacerlos curvos. «Si tienes parches curvos, necesitas menos de ellos y, por tanto, mejora la aerodinámica. Esto fue un cambio enorme».

 

La aerodinámica del buen balón

De poco sirve tener materiales de punta y una gran eficiencia energética si tu balón vuela la misma distancia que una gallina en gallinero. La aerodinámica es otro punto esencial en la conformación de un balón.

Aerodinámica y superficies son casi sinónimos. Esto es porque, en términos aerodinámicos, la manera en que una esfera con superficie suave se comporta es muy diferente a la de una esfera con superficie rugosa. «Ésa es una de las razones por las que tienes que impulsar tanto una bola de golf», mencionó Carré, quien es experto en el estudio de superficies. La rugosidad, el tipo de parches y el impulso son factores que intervienen en el comportamiento del flujo del aire en la superficie, ya que cambian las probabilidades de que el flujo se vuelva turbulento. «Tener un comportamiento turbulento implica una separación entre el balón y el aire que había atrás de la pelota cuando fue pateada», explicó el ingeniero mecánico. «Mientras más grande es esa separación, mayor es la presión de arrastre».

De acuerdo con Carré, hay muchas maneras en que el arrastre puede hacer al balón lento, pero parece ser que mientras más liso el material, menos arrastre y comportamiento extraño. Piensen en una pelota para niños, de esas ligeras de plástico liso. Son justamente estas dos características las que hacen que cuando se juega con ellas, tiendan a moverse de manera errante.

 

Controlar el balón

Ya tenemos claro que no somos profesionales y que nunca tendremos un control del balón del tamaño del de Messi, Ronaldinho o Maradona, pero al menos podemos entender la teoría detrás de esto. Los investigadores han puesto particular atención en un tipo de movimiento para controlar los balones: el giro.

De acuerdo con las observaciones de Carré, «David Beckham solía aplicarle giro a la parte superior del balón en sus tiros libres. Esto le permitía esquivar por un lado la barrera y clavar el balón». Todo esto se explica por el efecto Magnus. Este principio físico sostiene que la rotación de un objeto afecta su trayectoria cuando pasa por un fluido, en este caso, el aire. El balón, al estar girando, crea remolinos que hacen aumentar su velocidad de un lado y disminuirla del otro. «Con esto, modificas la trayectoria del esférico», explicó Carré. La superficie también afecta al efecto Magnus, por lo que siempre se debe tomar en cuenta al balón en su conjunto.

Finalmente, está otro fenómeno aerodinámico conocido como movimiento errático. Cuando se golpea con poco giro un balón, la posición de sus parches cambia respecto del aire que está en contacto con ellos. Los cambios son pequeños, pero suficientes para tener poca predecibilidad de su movimiento, y para que al portero se le vaya por unos centímetros. «Este fenómeno lo vemos en los tiros libres de Cristiano Ronaldo. Probablemente él tampoco sabe a dónde va a parar el balón», bromeó Carré.

El ingeniero admitió que la aerodinámica de los balones es un tema complicado. «Es sencillo tirar un balón desde tres metros de altura, pero lanzarlo con un cañón a treinta metros por segundo –algo que es más apegado a la realidad‒ implica mucho dinero y esfuerzo», aseguró. En tanto los científicos que estudian los balones como un todo se acercan más a la realidad, se enfrentan a muchas combinaciones en términos de fenómenos físicos, lo cual es muy complicado de analizar. Con respecto a las innovaciones en los esféricos, Carré dijo que «probablemente es por eso que la FIFA se concentra más en qué tan esférica es una pelota».

Para muchos, la vida toma sentido cuando se tiene un balón de futbol en los pies. El esférico es la esencia, y que Jorge Luis Borges[ii] me perdone por lo que voy a decir a continuación, del juego más maravilloso del mundo. Con tanta belleza y pasión contenida en noventa minutos, la ciencia no quería quedarse atrás y, cual Maradona en el mundial México 86, también levanta la mano para bañarse de gloria en el perfeccionamiento del balón.

 

 

NOTAS

[i] De hecho, Adidas ha diseñado los balones de las copas del mundo desde, por lo menos, la copa del mundo de 1970 que tuvo lugar en México.

[ii] Jorge Luis Borges decía que el futbol es popular porque la estupidez es popular.

 

 

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Sofía Flores Fuentes (México, 1990). Estudió biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM y actualmente se encuentra estudiando una maestría en comunicación de la ciencia en la Universidad de Sheffield, Inglaterra. De un tiempo para acá se volvió fanática del té con leche, de las películas de Wes Anderson y de tomar un buen café después de la comida.

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Posted by Revista Cuadrivio

Revista de crítica, creación y divulgación de la ciencia

  1. Pero que tipo de energía hace el balón de futbol para eso bine

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