Curva surpreendente de uma bola de futebol

17 de junho, 2014 às 19:59 | Postado em Mecânica, Mecânica de fluidos

Olá professor, aproveitando a copa do mundo, quero te fazer uma pergunta que envolve física e futebol. Veja o seguinte vídeo: Incrível gol de Roberto Carlos pela Seleção.

Assistindo essa cobrança de falta do Roberto Carlos, me pergunto que tipo de fenômeno é responsável por essa curva acentuada. Está relacionado à rotação da bola e algum efeito aerodinâmico? Existe uma força resultante atuando como força centrípeta?

Obrigado, abraços.

Quando uma esfera se move através do ar ela sofre uma força exercida pelo ar, em sentido contrário à velocidade de translação da esfera em relação ao ar, a bem conhecida FORÇA de resistência ou DE ARRASTO do ar.

Adicionalmente, se a esfera tem também um movimento de rotação em torno de um eixo que passa pelo seu centro de massa, ela sofrerá por parte do ar uma outra força, a FORÇA DE MAGNUS.

A FORÇA DE MAGNUS é sempre exercida em uma direção que é simultaneamente ortogonal à da velocidade de translação em relação ao ar e à da velocidade angular de rotação. Sua orientação é dada pelo produto vetorial da velocidade angular (w) pela velocidade de translação em relação ao ar (V), em acordo com o diagrama abaixo.

Desta forma, se a esfera estiver girando de maneira que o eixo de rotação seja vertical (ou tenha uma componente na vertical), a esfera sofre por parte do ar uma força horizontal capaz de desviar a bola horizontalmente.

Ao chutar a bola o jogador pode lhe imprimir, além do movimento de translação, um movimento de rotação, e assim determinar que a bola esteja sob efeito da FORÇA DE MAGNUS. A bola poderá, dependendo da rotação que lhe for impressa, sofrer FORÇA DE MAGNUS na horizontal e/ou na vertical, desviando a bola horizontalmente e/ou determinando que a bola ganhe sustentação contra a gravidade.

Para uma maior compreensão destes efeitos e para entender a causa de ocorrer a FORÇA DE MAGNUS, pode-se ler um interessante artigo publicado na Revista Brasileira de Ensino de Física, acessível em http://www.scielo.br/pdf/rbef/v26n4/a03v26n4.pdf .

Vale ver também  http://www.comsol.com/blogs/magnus-effect-world-cup-match-ball e https://www.youtube.com/watch?v=8Xd3k2Z6WnY.

Um vídeo muito interessante, indicado pelo Prof. Thadeu Penna é o seguinte: https://www.youtube.com/watch?v=2OSrvzNW9FE

Vide também NBA, força de Magnus e força de arrasto na bola

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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