22 agosto 2019

Perché le palle girano

Categoria: Scienze e tecnologie -

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Marco Zardetto | commenti |

Secondi che sembrano secoli. Attesa carica di tensione. Gesti scaramantici e preghiere sommesse. Silenzio. Concentrazione.


Il campione prende una breve rincorsa e calcia il pallone. La sfera gira con un effetto a rientrare, la barriera salta, il portiere avversario è coperto e...


 


STOP!


 


Perché la palla gira in quel modo? E' solo una questione di tecnica individuale o ci sono delle leggi fisiche che ne spiegano il movimento?


 


La prima spiegazione corretta del fenomeno si deve a Newton che ne intuì le cause mentre assisteva ad una partita di tennis tenutasi a Cambridge nel 1672.


L'uso sempre più massiccio delle armi da fuoco nel '700 spinse molti ingegneri militari a studiare le conseguenze di questo effeto in termini di deflessione dei proiettili.


Nel 1852 il fisico tedesco Heinrich Gustav Magnus descrisse in termini rigorosi il fenomeno (da allora noto come effetto Magnus) basandosi sulle leggi generali della dinamica dei fluidi.


 


Prima di vedere da vicino l'effetto Magnus, cerchiamo di capire un'importante proprietà dei fluidi (liquidi o gas) in movimento: se la velocità di un fluido in un punto A è maggiore della sua velocità in un punto B, la pressione del fluido nel punto A sarà minore di quella misurata nel punto B.


Quando un pallone viene calciato senza imprimergli nessuna rotazione, esso segue una traiettoria orizzontale rettilinea (in verticale entra in gioco anche la gravità ma, per semplicità non ne terremo conto).


Dal punto di vista del pallone è come se l'aria si muovesse verso di esso con uguale velocità su tutti i lati della sfera (la velocità dell'aria è rappresentata dalle linee continue).



Restiamo nei "panni" del pallone e cerchiamo di capire cosa succede quando viene calciato imprimendogli una rotazione: la velocità dell'aria non sarà più la stessa su tutti i lati, ma sarà maggiore sul lato dove la rotazione ha lo stesso verso dell'aria (linee continue più vicine fra loro) e minore sul lato opposto (linee più "rarefatte").



Per quanto detto prima, ci sarà una differenza di pressione tra i due lati del pallone che lo farà spostare lateralmente mentre continua ad avanzare orizzontalmente.


 


L'effetto Magnus è sfruttato abilmente in molte discipline sportive: oltre a tennis e calcio ricordiamo il baseball, il golf, il ping pong ed altri ancora. Sono poi stati costruiti dei prototipi di aereo che al posto delle ali hanno grandi cilindri orizzontali rotanti e imbarcazioni con cilindri rotanti verticali al posto delle vele. Entrambi sfruttano l'effetto Magnus per spostarsi in modo molto originale.


 


Se avete letto fino a qui meritate un premio: vi ricordate ancora il calcio di punizione descritto all'inizio? Era la notte del 5 novembre del 2008 e quel pallone si infilò nella porta del Real Madrid regalando a Del Piero la gioia della doppietta in casa delle merengues.




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Marco Zardetto

Insegnante di Fisica da una quindicina d'anni. Di formazione cattolica ma attualmente agnostico, politicamente non ho bandiere, tendenzialmente lib-lib-lib. Né single né sposato. Piuttosto riservato.


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