La física detrás del fútbol: “Intervienen muchas variables pero el jugador depende puramente de su intuición”

Al ejecutar un tiro, un futbolista patea una pelota que avanza hacia adelante mientras se eleva en una parábola, al mismo tiempo que rota mientras se traslada y se proyecta en una curva que le permite esquivar milimétricamente la punta de los dedos del guante del arquero. El público celebra con fanatismo la precisión y la pericia del jugador pero desconoce la inmensa cantidad de variables físicas que influyen en este resultado. El jugador también las desconoce, al menos conscientemente, más allá de que su conocimiento adquirido por la experiencia le permita manipular estas variables a su voluntad.

Para conocer más sobre la mecánica que se esconde detrás del juego, desde Portal Universidad nos pusimos en contacto con Miguel Hoyuelos, Doctor en física, profesor de la Universidad Nacional de Mar del Plata e investigador del CONICET, autor del libro “Física Manifiesta”.

Respecto de las variables que influyen en el fútbol, Hoyuelos dijo: “Cuando se estudia un sistema físico, desde la perspectiva de la física, se busca determinar cuáles son las variables que uno va a utilizar para describir este sistema. Pueden ser muchas, depende del nivel de detalle que uno quiera buscar. En física primero se busca simplificar para tener los aspectos más simples y más básicos que nos permitan intentar comprenderla y uno trata de reducir la cantidad de variables para poder comprender lo más posible como un primer paso. A partir de ese escenario se comienza a darle mayor complejidad a la búsqueda”.

Lo primero que hay que analizar es la velocidad de la pelota, la masa de la pelota, calcular el impulso, la velocidad con la que sale y el ángulo.

“En principio, lo primero que hay que analizar es la velocidad de la pelota, la masa de la pelota, calcular el impulso, la velocidad con la que sale y el ángulo. En esta imagen lo más básica y sencilla posible, uno tiene que hablar primero de Galileo Galilei, que fue la primera persona que pensó en describir la naturaleza utilizando ecuaciones matemáticas. Galileo fue famoso por una afirmación: “El libro de la naturaleza está escrito en caracteres matemáticos”. Desde ese momento, la ciencia en general no pudo prescindir de la matemática, incluso el lenguaje matemático nos permitió avanzar en ese conocimiento de una forma muchísimo más acelerada”, explicó.

Foto: Galileo Galilei fue el primero en describir los fenómenos de la naturaleza en términos matemáticos. Fuente: Wikicommons.

En cuanto al análisis concreto que se puede hacer sobre el juego, Hoyuelos dijo: “El problema del que estamos hablando es el de la trayectoria que adquiere un objeto cuando uno lo arroja al aire, en este caso la pelota. Se puede calcular matemáticamente qué recorrido hace, se calcula la parábola de la trayectoria y uno puede calcular cuál es el alcance máximo de esa trayectoria. Con este cálculo podemos conocer la velocidad, el ángulo y la fuerza necesaria que hay que aplicar cuando uno pega la patada. Lo mismo se puede calcular para saber cómo debe un arquero despejar una pelota para lanzarla lo más lejos posible”.

“De hecho estos cálculos son ejercicios que se dan en primer año de una carrera de ingeniería o de física y sabemos, por ejemplo que el ángulo más adecuado es de 45 grados, si uno patea muy arriba, caerá cerca, si patea al ras no llegará muy lejos, el ángulo óptimo es de 45 grados, eso se sabe. El problema simple dice que hay que patear a 45 grados pero cuando uno empieza a ver detalles con mayor profundidad y empieza a incorporar otras variables, las cosas cambian un poco. Se juegan factores fisiológicos como la estructura ósea y muscular del cuerpo humano”, explicó

Conocer cómo se comportan estos factores nos sirve para diseñar técnicas a la hora de ejecutar un tiro. Sobre este aspecto, Hoyuelos explicó: “Imaginemos una situación particular: un tiro libre que va a patear una persona cerca del área, supongamos que el jugador es derecho y apunta al palo derecho desde su perspectiva. En el momento de patear conviene patear con comba, para dificultar más al arquero la posibilidad de interceptar la pelota. Para patear con comba lo que hace el jugador es patear en el costado de la pelota, no el centro, y eso hace que la pelota salga rotando con efecto respecto a su eje vertical”.

Es un tiro que si uno lo hace bien es prácticamente imposible de atajar.

“Al girar, la pelota arrastra el aire que lleva alrededor y el aire por fricción también gira. Mientras gira el aire que envuelve su superficie, la pelota se mueve hacia el arco e intercepta más aire. El aire en la cara frontal de la pelota se mueve hacia la izquierda y eso hace que la pelota se mueva hacia la izquierda. Es muy común ver tiros libres donde parece que la pelota tiene una trayectoria que parece que no va  entrar al arco de ninguna manera y dobla y se mete justo. Es un tiro que si uno lo hace bien es prácticamente imposible de atajar”, aseguró.

¿Qué factores externos influyen en el juego?

Para poder ejecutar estos tiros con éxito es necesario incorporar también otras variables relacionadas con el contexto donde se desarrolla el juego. En este sentido dijo: “También influye el viento, la humedad, la presión atmosférica. Cuanto mayor es el efecto, mayor va a ser la comba, pero ahí entra el tema de la humedad: si el clima es húmedo, entre el botín y la pelota hay una fina capa de agua que reduce la fricción y disminuye la rotación que imprimirá la patada”. 

Foto: Daniel Passarella, consultado por la prensa en 1996 dijo su histórica frase: “La pelota no dobla”. Fuente: Archivo.

“Cuando Passarella dijo “la pelota no dobla” en su frase famosa, tras un partido que se disputó entre la Selección Nacional y Ecuador en 1996, en la altura de Quito, tenía razón. Dijo eso en una conferencia de prensa y si bien algunos no consideraron válido el argumento, el director técnico sabía que en la altura la comba es bastante menos marcada. La presión atmosférica está vinculada a la densidad del aire y no sólo influye en la comba sino que también presenta otras dificultades a la hora de combinar pases largos porque la pelota llega más lejos, entonces los jugadores no saben bien cuánto impulso le tienen que dar a la pelota”.

¿Cuánto saben de física los jugadores?

Es válido preguntarse cómo logra un jugador controlar todas estas variables y al mismo tiempo desconocer los principios teóricos básicos de la física. Respecto de este aspecto, Hoyuelos explicó: “Para un buen jugador lo que más funciona es la experiencia que se va acumulando con años de práctica. Esa experiencia, con el tiempo va desarrollando una intuición, podríamos decir que la intuición es producto de la experiencia acumulada”.

Foto: Un jugador no tiene tiempo para reflexionar conscientemente sobre las variables que intervienen en el juego. Depende de su intuición pura al momento de patear. Fuente: Wiki commons.

“En las últimas décadas hay cada vez más gente que se dedica a estudiar el fundamento físico científico de esa intuición que desarrollan los jugadores. Muchísimos profesionales se dedican al estudio de la Ciencia del Deporte, porque al estudiarlas en detalle se pueden encontrar cosas útiles a la hora de optimizar ciertas técnicas. Habrá jugadores más o menos interesados en los aspectos más científicos de su actividad, pero a fin de cuentas, un jugador no tiene tiempo para reflexionar conscientemente sobre las variables que intervienen en el juego. Depende de su intuición pura al momento de patear”, concluyó.