De ce face mingea curbă?
Un fotbalist bun nu calculează nimic înainte de șut. Dar piciorul lui știe fizică. Hai să vedem ce știe, începând cu mingea care ocolește zidul.
Efectul Magnus: mingea care se rotește
Când lovești mingea pe o parte, ea pleacă rotindu-se. În zbor, o minge care se rotește trage după ea puțin din aerul din jur și îl împinge într-o parte. Aerul împins într-o parte împinge mingea în partea cealaltă.
Rezultatul: mingea se curbează în direcția în care se rotește partea ei din față. Se numește efectul Magnus, după fizicianul german care l-a studiat în anii 1850.
Pe o parte a mingii, suprafața ei se mișcă în același sens cu aerul care curge pe lângă ea, iar pe partea cealaltă, împotriva lui. Aerul se desprinde de minge mai târziu pe o parte decât pe cealaltă, iar curentul din spatele mingii e deviat într-o parte. După a treia lege a lui Newton, mingea primește o forță în sens opus.
Același efect face mingile de tenis tăiate să coboare brusc sau să plutească, iar mingile de golf cu rotire înapoi să zboare mai departe.
În 1997, fundașul brazilian Roberto Carlos a bătut o lovitură liberă de la aproximativ 35 de metri care părea că iese mult pe lângă poartă, apoi s-a curbat brusc și a intrat. Câțiva fizicieni francezi au explicat-o mai târziu într-un articol: pe măsură ce mingea încetinea, efectul o curba tot mai tare, ca pe o spirală.
Arcul perfect
Orice minge aruncată zboară pe o curbă numită parabolă. Merge înainte, dar gravitația o trage tot timpul în jos, așa că drumul ei se îndoaie.
Fără aer, și dacă mingea pleacă și aterizează la aceeași înălțime, cel mai departe ajunge cea aruncată la 45 de grade. La baschet, jucătorii aruncă de obicei ceva mai sus, pe la 45-55 de grade, ca mingea să cadă în coș mai de sus, unde inelul pare mai larg.
Cei 45 de grade din manual sunt pentru o lume fără aer. Pe un teren adevărat, aerul frânează, iar mingile ajung cel mai departe aruncate ceva mai jos.
Cum câștigă sportivii centimetri
În 1968, americanul Dick Fosbury a sărit în înălțime pe spate, cu corpul arcuit peste ștachetă, și a câștigat aurul olimpic. Azi aproape toți săritorii fac așa. Cu corpul îndoit peste ștachetă, centrul lui de greutate trece foarte aproape de ea, poate chiar puțin pe sub ea.
Ciclistul care merge chiar în spatele altuia are nevoie de mult mai puțin efort, pentru că cel din față îi sparge aerul. De aceea cicliștii merg în grup și se schimbă pe rând la conducere.
În 1976, la Olimpiada de la Montreal, gimnasta Nadia Comăneci, la 14 ani, a primit primul 10 din istoria gimnasticii olimpice. Tabela nu fusese făcută să arate 10,00, așa că a afișat 1,00. Pe bârnă, gimnastele își țin centrul de greutate deasupra unei bare late de doar 10 centimetri.
Centrul de greutate e punctul în care poți socoti că stă toată greutatea corpului. Ca să rămâi în echilibru, el trebuie să stea deasupra locului pe care te sprijini. Pe bârnă, zona aceea are doar 10 centimetri lățime.
Apa e de aproximativ 800 de ori mai densă decât aerul, deci frânează foarte tare. De aceea înotătorii poartă căști strâmte și costume netede: fiecare bucățică de frecare în minus contează la sutimi de secundă.
Fapt sau legendă?
„O minge care nu se rotește deloc zboară mereu drept.”
„La primul 10 al Nadiei Comăneci, tabela a arătat 1,00.”
„Cel mai departe arunci mereu la 45 de grade.”
Experiment: paharele care zboară curb
Nu se știe încă
Recordul mondial la 100 de metri a scăzut cu aproximativ o secundă de la primul record oficial, din 1912. Unii cercetători cred că limita e aproape, alții că mușchii, tendoanele și antrenamentele mai bune îl vor coborî încă. Nimeni nu știe exact unde e plafonul: depinde de cât de repede pot mușchii să împingă pământul în fracțiunea de secundă în care piciorul îl atinge.
Testul lui Kokodel
- Dupeux G., Le Goff A., Quéré D., Clanet C. The spinning ball spiral. New Journal of Physics 12, 2010.
- NASA Glenn Research Center. Beginner's Guide to Aerodynamics: Lift of a Rotating Cylinder.
- World Athletics. Records: 100 metres men.
- Comitetul Olimpic Internațional. Nadia Comăneci, Montreal 1976.