De goles a goles

Un gol es el pretexto para que el gran jugador brasileño Roberto Carlos platique con nosotros, a través de una entrevista imaginaria, sobre el principio de los fluidos que lleva el nombre de un científico suizo del siglo XVIII: Bernoulli.

HACE CUATRO AÑOS, pocos meses antes del inicio del mundial de fútbol celebrado en Francia, se enfrentaron en París, la Ciudad Luz, en un partido de preparación, las selecciones brasileña y francesa, preludio de lo que poco después sería la final de aquel campeonato. En ese juego previo, Roberto Carlos, todavía hoy jugador activo y defensa del Real Madrid, me regaló uno de los goles más sorprendentes que haya visto en partido alguno (y miren que tengo muchos en mi haber). Fue un tiro libre a pocos metros de la línea del área grande. El balón iba completamente desviado de la portería, lo supusimos todos desde que lo vimos salir de la prodigiosa pierna brasileña. Pero ese tiro era diferente. La pelota tomó una curva inesperada en el aire, semejante a una parábola acostada y se introdujo muy cerca del poste izquierdo de la portería, anotando un soberbio gol y dejando totalmente atónito y sin tiempo de reacción al guardameta galo. He visto tiros semejantes que terminan ya no digamos en saque de meta, sino en saque de manos de tan desviados que iban. Pero Roberto Carlos le aplicó al balón lo que en el argot llamamos un "chanfle", jugada que nunca he vuelto a ver en futbolista alguno.

Quiero imaginar que es el mismo defensa brasileño quien nos aclarará el por qué de la curva espectacular que tomó su tiro. He realizado una entrevista ficticia con él, en donde, con todo el gusto del mundo, nos platica de los fenómenos físicos que intervienen en el disparo que ejecutó. A continuación presento la charla (no se olviden de leer los comentarios de Roberto Carlos evocando ese hermoso acento que los brasileños dan a la lengua portuguesa).

A	B
Si el balón es golpeado justo a la mitad, solamente se desplazará hacia el frente (A). Si el balón es golpeado cerca del centro, se desplazará hacia adelante, pero además con giro (B).

Manuel: Roberto Carlos, sin lugar a dudas aquel gol de hace cuatro años se nos quedó muy bien grabado en la cabeza a muchos amantes del fútbol.

Roberto Carlos: Gracias, aunque hubiera preferido anotarlo en la final.

M: Bueno, a veces no todo es posible.
RC: Cuatro meses después de aquel gol perdimos 3 a 0 contra los franceses, y se nos escapó lo que hubiera sido nuestro quinto campeonato mundial.
M: Ni hablar, ya viene el de Corea-Japón, buena oportunidad para intentarlo de nuevo.
RC: Esperemos que ahora sí se nos dé.
M: Ojalá. Volviendo a tu gol, ¿podrías platicarnos un poco de cómo golpeaste ese balón para que tomara una curva tan cerrada?
RC: Por supuesto. Antes que nada uno debe de tener buena pierna para pegarle lo más fuerte posible.
M: ¿Qué velocidad es la apropiada?
RC: Si se es principiante basta con darle a 70 u 80 kilómetros por hora para que se logre apreciar un pequeña curva.
M: ¿Y a qué velocidad golpean los balones profesionales como tú?RC:Generalmente cuando la prendemos bien, sobrepasamos los 150 kilómetros por hora.
M: ¡Vaya diferencia!
RC: Sí, a esas velocidades es más notoria la curva. Aunque eso no es todo.
M: ¿Qué más hace falta?
RC: Conseguir que gire el balón.
M: Ah, no solamente es lanzado muy fuerte hacia adelante, también se le imprime giro.
RC: Exactamente, y el giro se consigue golpeando a unos cuantos centímetros del centro de la pelota.
M: Cierto, porque si golpeas justo en el centro, el balón no gira.
RC: Sólo avanza, en ese caso, hacia adelante. Pero si le pegas a un lado del centro, unos cuantos centímetros nada más, avanza girando.
M: Está claro. Para que un balón tome un "chanfle" considerable debe ser golpeado con mucha fuerza y con giro.
RC: Justamente, aunque todavía no explicamos gran cosa.
M: Continúa, escuchamos.
RC: Vamos por partes. Primero, imagina una pelota que solamente gire sobre un eje que pase por su centro y que no se desplace; ésta produce un remolino de aire alrededor suyo.
M: Suena lógico, porque la superficie del balón arrastra al aire que la circunda.
RC: Sí, y ese remolino se mueve en la misma dirección que el giro del balón.
M: Así es.
RC: Pero ya quedamos que los balones que llevan "chanfle" no solamente giran, también avanzan hacia adelante.
M: También, ya nos dijiste.
RC: Y por moverse para adelante sopla un viento en dirección contraria.
M: Ahhh, algo similar a sacar una mano de un automóvil en movimiento: el auto avanza hacia adelante y el aire de afuera "pega fuerte" hacia atrás.
RC: Eso es. Entonces ya tenemos una clave. Se producen dos corrientes de aire en un balón que viaja con "chanfle": la primera, un remolino por el giro y, la segunda, un viento en contra por su desplazamiento hacia adelante.
M: Ajá, eso es.
RC: Es muy importante lo que acabamos de descubrir, porque tiene que ver directamente con lo que nos interesa. Una consecuencia importante de lo anterior, es que en distintos puntos del balón el viento lleva velocidades diferentes.

A	B	C
A un balón que se desplaza con giro se le pueden asociar dos movimientos del aire: un remolino alrededor suyo (A) y otro en sentido contrario a su desplazamiento (B). Al sumar las velocidades de las corrientes de aire, en un extremo del balón casi se anulan y en el otro se suman, incrementando la velocidad (C).

M: Cierto, en algunos puntos se suma el viento del remolino con el viento del desplazamiento.
RC: Y en otros puntos se resta.
M: Muy bien, muy bien, interesante, ¿eso qué tiene que ver?
RC: Complementemos todo lo que hemos dicho hasta ahora con otra idea que aparentemente no tiene mucho que ver.
M: Dinos.
RC: ¿El aire pesa?
M: Claro que pesa, de lo contrario ya se hubiera escapado de la Tierra. Nuestro planeta atrae el aire, como a todos nosotros; esa atracción se traduce como peso.
RC: El aire pesa como bien dices, y ese peso aprisiona a todos los cuerpos que se encuentran sumergidos en él.
M: ¿Nos dices que todos los cuerpos que se encuentran en la superficie de la Tierra sostienen el peso del aire?
RC: Así es, aunque las personas no lo apreciamos porque tenemos una presión interna, en cada una de nuestras células, que contrarresta la presión por el peso del aire.
M: Entonces lo extraño sería que no soportáramos la presión por el peso del aire.
RC: Claro, lo normal es que las presiones sean iguales, la interna y la externa, así vivimos felices y contentos.
M: Muy bien, si entiendo esto último, nos has dicho que todos los cuerpos que se encuentran "sumergidos" en el aire, es decir en la atmósfera, soportan una cierta presión por el peso de éste.
RC: Justamente lo que denominamos presión atmosférica. ¿Vamos bien?
M: Vamos bien.
RC: Pero, algo curioso, la presión atmosférica se ejerce en todas direcciones: de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba, de derecha a izquierda... etc.
M: ¿Cómo?, uno esperaría que solamente se ejerza de arriba hacia abajo. En esa dirección se siente el peso de los cuerpos.
RC: De casi todos los cuerpos, porque estamos acostumbrados a sostener solamente objetos sólidos, pero nuestra atmósfera es un gas.
M: ¿Y?
RC: Los gases, al igual que los líquidos, son fluidos y los fluidos se "desparraman".
M: No entiendo.
RC: ¿Al recargarte en la pared de la planta baja de un edificio de 20 pisos, tu hombro resiente la presión de todo el peso de la estructura?
M: Claro que no, es demasiado peso para que lo resienta. Se notaría inmediatamente.
RC: Es obvio que no, porque la pared se queda siempre en su lugar, es sólida. Pero, ¿qué sucedería si de alguna manera esa pared se convirtiera en agua?
M: Me arrastraría.
RC: Claro. Porque el líquido se desparrama, entonces la presión sobre el hombro que habías recargado en la pared es tanta que sales disparado. Y en este caso la presión se ejerce solamente sobre uno de los lados de tu cuerpo, aunque el peso del líquido siga siendo hacia abajo.
M: Parece que está más claro. Si entiendo bien, debido a que los líquidos y los gases se desparraman, ejercen presiones en todas direcciones y no únicamente de arriba hacia abajo.
RC: Ahora bien, ¿por qué causas crees que pueda disminuir la presión atmosférica?
M: Me imagino que depende de la altura a la que nos encontremos.

A	B
La fuerza que ejerce la presión atmosférica en un extremo de un balón con "chanfle" es mayor que en el otro, debido a que las velocidades del viento son diferentes (A). De esta manera, la trayectoria del balón será desviada de la línea recta, curvándose en todo momento (B).

RC: Eso es, en una montaña alta la presión es menor que a nivel del mar.
M: En el primer caso la cantidad de aire que se encuentra por encima de nosotros y debemos sostener es menor que en el segundo caso.
RC: Cierto. Pero otra posibilidad que existe para modificar el valor de la presión atmosférica es el movimiento del aire.
M: A ver, a ver, ¿tratas de decirnos que una corriente de aire tiene diferente presión que el aire en reposo?
RC: Precisamente, aunque se encuentren a la misma altura. Siempre que el aire se mueve, la presión atmosférica disminuye.
M: ¿Y entre más rápido se mueva disminuye cada vez más?
RC: Así es, ¿tienes idea por qué?
M: No muy bien. En el caso de las alturas si es fácil de ver, entre más aire cargo, más presión existe, pero en el caso del movimiento del aire, no tanto.
RC: Fíjate bien por qué: la presión, a final de cuentas, es el golpeteo de las moléculas que componen a un cuerpo sobre otro. En el caso de la atmósfera, lo que sentimos es el golpeteo de las moléculas del aire sobre nosotros.
M: Entre mayor golpeteo exista de las moléculas del aire, mayor es la presión.
RC: Cierto. Pero cuando el aire se mueve, las moléculas se desplazan preferentemente en una sola dirección, y ya no afectan tanto al cuerpo que aprisionan.

El Principio de Bernoulli establece que donde la velocidad de un fluido es alta, su presión es baja, y donde la velocidad es baja, su presión es alta. Una aplicación práctica de este principio la encontramos en la forma curva de las alas de los aviones. La forma de éstas no es igual arriba y abajo.

Corte transversal del ala de un avión. Se observa la trayectoria del aire durante el vuelo.

Por la parte superior del ala (curva), el aire debe recorrer mayor distancia, ya que es más largo el camino que en la parte inferior (recta). Por lo tanto, la velocidad del viento debe ser mayor arriba que abajo. Esto tiene como consecuencia que el ala "sienta" más presión del aire por abajo que por arriba, lo que permite que el avión se suspenda en el aire, contrarrestando la fuerza de gravedad que haría que se cayera



M: Por lo que entiendo, nos quieres decir que las moléculas del aire en reposo golpean sin "distracción" a todos los cuerpos para producir presión.
RC: Sí, pero si el aire se mueve, sus moléculas "olvidan" un poco el golpeteo sobre los cuerpos para desplazarse en una sola dirección.
M: Ahh, parece que todo embona perfectamente.
RC: Di lo que estás pensando. Hay que complementar las ideas que ya hemos manejado.
M: Como ambas velocidades en los extremos del balón son diferentes, las presiones también lo son. Entonces la presión mayor "gana" y empuja en todo momento, produciendo la curva que observamos.
RC: ¡Perfecto!, eso es justamente el "chanfle". Resumiendo todo lo anterior, para que quede completamente claro: es la presión por el peso del aire lo que empuja a la pelota por un lado, cuando ésta viaja con giro, ya que las velocidades del aire en ambos extremos son diferentes.
M: Ni hablar, se nos ha pasado rápidamente el tiempo. Fue muy grato platicar contigo, agradecemos también tu tiempo. Esperamos este mundial muchos de los goles que sólo tú sabes hacer.
RC: Se hará el intento. Muchas gracias a ustedes.