Las Voces de Ingenierías: Newton y Bernoulli, los dueños del balón: la ciencia detrás del fútbol

Imagina por un momento una alineación de ensueño con Isaac Newton custodiando la portería y Daniel Bernoulli comandando el ataque. Aunque sus nombres no aparecen en el marcador, son sus leyes las que realmente arbitran cada jugada. Desde el vuelo de un balón con efecto hasta el impacto de un remate potente, las aportaciones de estos genios son el código invisible que rige lo que ocurre en el terreno de juego. 

Para el pueblo, el fútbol no es una sucesión de vectores y fuerzas; es un espectáculo de cosas imposibles. Sin embargo, este espectáculo está compuesto por un conjunto de acciones que incluyen principios y leyes de la mecánica clásica y de la dinámica de fluidos. El espectador ve magia en un tiro que describe una curva y entra a la portería o en la velocidad de un pase filtrado entre los jugadores del equipo contrario. Sin embargo, realmente está presenciando a un atleta manipular un balón en función de diferentes variables físicas en segundos. Así, presenciamos diferentes acciones en el terreno de juego que nos sorprenden por la imposibilidad de que ocurran. Por ejemplo, tiros fantásticos que parecen dirigirse a las gradas, lejos de la portería, pero terminan en la red. Esto sucedió en el tiro libre ejecutado por Roberto Carlos, el “gol imposible” contra Francia en 1997. Este fenómeno no es magia; se debe al llamado efecto Magnus, un fenómeno físico en el que un objeto giratorio, como un balón, se curva en su trayectoria al moverse a través de un fluido como el aire. Al rotar, el objeto crea una diferencia de presión: el aire se acelera a un lado, creando una zona de baja presión, y se frena al otro, donde se crea una zona de alta presión, generando una fuerza lateral perpendicular a la dirección del movimiento, lo que desvía al objeto y le hace seguir esa trayectoria curva que parece imposible.

Hay otra situación relacionada con el terreno de juego: el riego que se realiza minutos antes del inicio de un partido. ¿Cuál es la razón? Este riego es una estrategia para reducir el coeficiente de fricción, lo que permite conservar la energía cinética y que el juego fluya con una rapidez que emociona a la tribuna. El agua actúa como un lubricante que reduce la resistencia al rodamiento, el balón se desliza sobre él con mayor libertad, permitiendo que su energía cinética (debida a la velocidad del balón) se conserve por más tiempo. En cambio, en un campo seco, el pasto dificulta el movimiento del balón, lo que obliga a los jugadores a ser mucho más precisos en el control.

El momento del disparo probablemente es el evento físico más violento del juego. En apenas 0.01 segundos, el pie del jugador transfiere una enorme cantidad de momento lineal al balón, deformándolo momentáneamente. Una parte de esa energía se verá reflejada en la velocidad que alcance el balón, y otra se perderá en forma de calor y de sonido. Una forma de incrementar la eficiencia de la transformación de la energía impartida al balón por el jugador al golpearlo es que el balón esté bien inflado, lo que le permitirá recuperar su forma casi instantáneamente y salir disparado como un proyectil para recorrer la cancha hasta alcanzar su objetivo: el gol. Entender la física del fútbol no le quita la magia al deporte; al contrario, lo lleva a niveles superiores y nos permite ver que un futbolista es, en esencia, un físico intuitivo que, sin necesidad de utilizar un pizarrón, calcula trayectorias y fuerzas, y que, con un golpe al balón, vence la resistencia del aire para convertir las leyes de Newton en arte.

María de Lourdes Moreno Hernández.

Profesora de tiempo completo del Área de Física

Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2018). Física para ciencias e ingeniería (10.ª ed., Vol. 1). Cengage Learning.

Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2018). Mecánica de fluidos: Fundamentos y aplicaciones (4.ª ed.). McGraw-Hill Education.