Apenas um punhado de pesquisadores estudaram por que uma bola de futebol americano voa em uma trajetória tão única, vasculhando o ar com precisão notável, mas também desviando, balançando e até caindo enquanto desce pelo campo. Agora, especialistas em balística do Stevens Institute of Technology aplicaram, pela primeira vez, sua compreensão de projéteis de artilharia para explicar esse movimento único, criando o modelo mais preciso até hoje do voo de uma bola de futebol em espiral.
"Quando um quarterback faz um bom passe em espiral, a trajetória da bola é notavelmente semelhante à de um projétil de artilharia ou de uma bala, e os militares despejaram enormes recursos para estudar a maneira como esses projéteis voam", explicou John Dzielski, pesquisador de Stevens. professor e engenheiro mecânico cujo trabalho é relatado no The American Society of Mechanical Engineers' Open Journal of Engineering. "Usando equações balísticas bem compreendidas, conseguimos modelar o voo de uma bola de futebol com mais precisão do que nunca."

Na verdade, disse Dzielski, embora as próprias equações balísticas não sejam terrivelmente complexas, os movimentos que elas preveem podem ser. As equações contêm muitos termos que representam todas as maneiras pelas quais o ar pode afetar o movimento de uma concha. O primeiro desafio foi considerar cada variável por sua vez para determinar quais são importantes quando usadas em um contexto novo ou diferente.

Dzielski e o coautor Mark Blackburn, pesquisador sênior da Stevens, primeiro adotaram uma abordagem exaustiva – modelando tudo, desde a lateralidade de um quarterback até o efeito dos ventos cruzados, até o impacto da rotação da Terra – então derivaram equações que eliminaram fatores que não não influencie substancialmente a trajetória de uma bola de futebol. Por exemplo, durante uma passagem de 60 jardas, a rotação da Terra altera o ponto final da passagem em apenas dez centímetros. “Acontece que a rotação da Terra não tem muito efeito em um passe de futebol – mas pelo menos agora sabemos disso com certeza”, disse Dzielski.

A modelagem do voo de uma bola de futebol esclarece o que separa os bons passes dos ruins. Dzielski e seus colegas não apenas mostraram que um passe em espiral pode oscilar em um ritmo lento ou rápido (ou uma combinação de ambos), mas também foram os primeiros a calcular quais são essas frequências para uma bola de futebol. Se a bola balançar lentamente, então foi bem lançada. Se ela oscilar rapidamente, então o quarterback torceu o pulso (como girar uma chave de fenda) ou empurrou para o lado quando a bola foi lançada. O pulso pode ter torcido porque o quarterback estava sendo atingido.

"Quarterbacks e treinadores já sabem disso intuitivamente, mas conseguimos descrever a física em ação", disse Dzielski.

Outra descoberta mais surpreendente foi que o efeito Magnus, que faz com que uma bola de beisebol giratória deslize ou desvie devido a mudanças na pressão do ar, tem um efeito notavelmente pequeno em uma bola de futebol giratória. Uma bola de futebol gira ao longo do eixo errado para desencadear o efeito Magnus, então quaisquer desvios na trajetória de voo devem vir de uma fonte diferente, como a sustentação criada quando uma bola faz um ângulo no ar, explicou Dzielski. "Muitas pessoas acreditam que as bolas de futebol se desviam para a esquerda ou para a direita por causa do efeito Magnus, mas esse não é o caso. O efeito da força Magnus é cerca do dobro do efeito da rotação da Terra", disse ele.

Além disso, Dzielski e Blackburn mostraram, pela primeira vez, que esse desvio está intimamente ligado ao motivo pelo qual a bola acaba com o nariz para baixo no final do passe quando é lançada com o nariz para cima.

Embora o trabalho de Dzielski e Blackburn represente o modelo mais preciso da trajetória de uma bola de futebol até hoje, Dzielski alertou que ainda é necessário mais trabalho. Como uma bola de futebol gira e cai enquanto viaja, é quase impossível usar estudos de túnel de vento para registrar com precisão a aerodinâmica de uma bola de futebol em movimento. "Isso significa que ainda não temos bons dados para alimentar nosso modelo, então criar uma simulação precisa é impossível", disse ele.

Nos próximos meses, Dzielski espera encontrar financiamento para instrumentos que possam capturar dados aerodinâmicos de uma bola de futebol voando livremente em cenários do mundo real, não apenas em túneis de vento. "Essa é a única maneira de conseguirmos o tipo de dados de que precisamos", disse ele. "Até então, uma maneira verdadeiramente precisa - e precisa - de modelar a trajetória de uma bola de futebol permanecerá fora de alcance." + Explorar mais

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