En recuerdo de mi querido maestro de mecánica, el Dr. Jorge Flores, quien me explicó qué es la fuerza de Magnus.
Cuando se empieza a estudiar física, cinemática, en la secundaria, a los objetos que se mueven, se los trata como puntos en el espacio y no se considera su forma. También, aunque sabemos que el aire es un fluido que ofrece resistencia, llamada fuerza de arrastre, se ignora su efecto cuando se dice que todos los objetos caen con la misma aceleración, debida a la gravedad, g. Claro que, a medida que se profundiza en el estudio de la mecánica, se llega a la dinámica rotacional: los objetos giran. Cuando se estudian los fluidos, como el agua y el aire, el flujo suave sobre un objeto, llamado flujo laminar, a una cierta velocidad se vuelve turbulento, donde aparecen vórtices y si estamos en un avión, tenemos que ponernos el cinturón de seguridad.
Así, en particular las pelotas, además de trasladarse, pueden girar y el movimiento de un objeto que gira en el aire puede producir hasta turbulencias. Las cosas se complican y pueden pasar efectos sorprendentes, como lo que llamamos habitualmente “chanfle”.
Chanfle es una palabra muy latinoamericana, es un golpe oblicuo que produce la rotación de una pelota, que se desvía de su trayectoria original… y tiene que ver con algunos de los mejores goles que hemos visto en los mundiales.
Los futbolistas profesionales no tienen que tomar cursos de mecánica, aunque nunca sobra saber ciencia. Aprenden intuitivamente a manejar la mecánica y la aerodinámica. Sin embargo, Adidas, creadora de la pelota oficial del mundial, llamada “trionda”, sí hace estudios experimentales, con diferentes “patadas”, en túneles de viento, para analizar el efecto de la rotación en el aire. Por eso las pelotas tiene gajos, en este mundial diseñada con protuberancias que incluyen a los tres países anfitriones (México, Estados Unidos y Canadá) con colores rojo, verde y azul, con una superficie que no es lisa, para que en su movimiento arrastre el aire. Cuando va girando la pelota, se mueve el aire de manera diferente de un lado y del otro.
Un ejemplo del efecto del movimiento en el aire es el Principio de Bernoulli (que explica cómo se sostiene un avión en el aire por la forma aerodinámica de sus alas) que dice que a mayor velocidad del fluido la presión es menor. Entonces, si de un lado de la pelota la velocidad es más grande que del otro, conforme va girando también la presión del aire es diferente, y eso hace que la bola se desvíe de su dirección original. Es como cuando alguien cobra un tiro libre o un tiro de esquina.
Pero lo que sucede en el chanfle es en realidad un efecto un poco más complicado que, en el siglo XIX, estudió un físico alemán llamado Heinrich Magnus. Él realizó experimentos y observó que la bola al girar en el aire crea una turbulencia, que produce una fuerza perpendicular a la velocidad del movimiento de la pelota. El flujo de aire a un lado de la pelota gira más rápidamente que del otro, por la dirección que le dio la patada a la bola y el giro producido. Entonces hay diferencia de presión, y por lo tanto aparece una fuerza que desvía al balón en el sentido de giro. Pero, además, el aire rodea a la pelota y se desprende de su superficie, pero de un lado, donde el aire se mueve más rápido, tarda más en desprenderse, sobre todo si hay turbulencia. Así la bola que gira avienta el aire de lado y la reacción a esa fuerza se llama la fuerza de Magnus.
¿Cómo lograr que una pelota describa una curva para meterse en la portería? Hay que calcular no solo la velocidad sino el lugar exacto de la patada, el ángulo correcto fuera del centro, para producir el giro y el número de vueltas necesarios para volver al tiro imparable.
Mi amigo físico y amante del futbol, Mariano López de Haro, me hizo notar otro ejemplo de chanfle en el que la fuerza de Magnus interviene también. Se trata de la llamada “folha seca” cuya invención se le atribuye a Waldyr Pereira, Didí, quien, además de haber sido bicampeón del mundo con Brasil jugó en varios equipos, incluyendo el Veracruz de México. Este tipo de movimiento del balón, que recuerda la caída de las hojas secas de los árboles, resulta de un golpeo potente cerca de la zona central, lo que hace que el esférico adopte una trayectoria ascendente inicial muy pronunciada, misma que luego cambia para bajar bruscamente en un trazado zigzagueante dificilísimo de interceptar para los porteros. Esta técnica de golpeo ha sido perfeccionada y utilizada por futbolistas como Roberto Carlos o Cristiano Ronaldo. En particular, se dice que el gol que le marcó Roberto Carlos a Fabien Barthez, portero de la selección francesa, en un tiro libre durante un partido disputado en Lyon en 1997 dentro del Tournoi de France, previo al mundial de 1998, es un gran ejemplo (https://www.youtube.com/watch?v=B4taQfFt2ks). En una entrevista a Roberto Carlos él dice que no hay explicación, pero justamente la física busca entender al mundo. El punto de vista de la física es que el mundo es entendible, que podemos hacer experimentos, separar las componentes y llegar a una comprensión cuantitativa.
Podemos concluir que la ciencia del deporte ha sido fundamental para mejorar técnicas y equipos. Además, puede ser muy útil en la docencia, porque tanto niñas como niños querrán saber cómo le hizo el futbolista para desviar la dirección de la pelota y ganar (ojalá que sea México) un partido.
