Il gioco del calcio spiegato con la scienza

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Il gioco del calcio spiegato con la scienza BEST5.IT 2016-12-03 22:00:59
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Avreste mai detto che calci di rigore, dribbling, punizioni e colpi di tacco e tutto il resto rispondono a precise leggi della fisica? Chi vuole segnare deve conoscerle.

Il pallone è un guscio vuoto, pieno d’aria e non è aerodinamico, motivo per cui il suo movimento è totalmente imprevedibile.

Inoltre, più è liscio e perfetto, più diventa ingovernabile per i giocatori.

Lo dimostra lo Jabulani, il pallone ultraliscio usato nei Mondiali del Sudafrica del 2010, al quale sono state applicate varie scanalature per renderlo più ruvido e conferirgli maggiore aerodinamicità.

Il movimento varia: il pallone infatti può traslare (e l’aria passa sopra e sotto di esso in modo lineare), ma anche ruotare su se stesso (circa 5 volte al secondo, con l’aria che gira intorno, creando vortici di pressione che incidono sul movimento e sulla direzione).

Quando viene calciato, quindi, il pallone risponde a due forze: quella di gravità, che lo spinge verso il basso, e la resistenza dell’aria, che agisce in direzione opposta al lancio, frenando la corsa.

Eh sì! Per giocare a calcio bisogna essere un po’ scienziati. Vediamo come!

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1. Il colpo di testa

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Per spiegare questo genere di tiro, che in genere costituisce il 10% dei tiri totali di una partita, si ricorre alla teoria degli urti.

Essa spiega che cosa succede quando due corpi entrano in collisione.

Due sono gli aspetti di cui bisogna tenere conto: la massa dei corpi e la loro velocità.

Nel caso del colpo di testa, le due masse sono il pallone e il corpo del giocatore, mentre la velocità deriva dal movimento di entrambe.

È un po’ come nel caso di un incidente stradale: maggiore è la velocità, maggiori sono i danni subiti dalle auto coinvolte in termini di deformazione della struttura.

Il pallone ha una circonferenza più o meno uguale a quella della testa dell’uomo, ma ha un peso dieci volte inferiore (la testa pesa circa 5 chili) e così la massa.

Se il giocatore è fermo quando colpisce il pallone, la velocità di respinta è pari a quella prima dell’urto, mentre se è in movimento le cose cambiano.

Per dare più potenza al pallone, il calciatore deve colpirlo in elevazione (saltando), cioè nel momento in cui la velocità del suo corpo è massima.

Non appena viene raggiunto il punto più alto di elevazione, infatti, la forza di gravità comincia ad agire, riportando il corpo verso terra.

Così la velocità diminuisce e di conseguenza il giocatore riesce a imprimere minore potenza al suo tiro.

Per ottenere la massima spinta bisogna inoltre mantenere la maggiore rigidità possibile tra testa, collo e tronco, in modo che non sia solo il capo a spingere ma l’intero corpo del calciatore.

Così il pallone viene rilanciato a velocità doppia rispetto a quella di arrivo, circa 30 metri al secondo.

2. Il dribbling e il colpo di tacco

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Per quanto riguarda il dribbling l’attaccante è avvantaggiato: sa già dove vuole far andare il pallone, ma deve tentare di disorientare l’avversario, al quale a sua volta tocca cercare di intuire la mossa.

È un po’ come quando il prestigiatore muove molto le mani per attirare lì l’attenzione, sviandola dal vero centro dell’azione.

L’attaccante rallenta la corsa, in modo da prepararsi al dribbling in modo più preciso mentre muove le gambe per confondere l’avversario al quale non resta altro che concentrarsi sulla palla.

In questa fase del gioco, che costa ai calciatori un dispendio energetico del 7% maggiore rispetto al resto del tempo in campo, sono avvantaggiati i giocatori meno alti, che eseguono i movimenti più velocemente e il cui baricentro, situato più in basso, consente di tenersi meglio in equilibrio.

Il colpo di tacco sembra un tiro alla cieca, mentre in realtà favorisce il passaggio del pallone a un compagno di squadra quando non si è in grado di girarsi.

È l’opposto del tiro: non è il quadricipite che si carica, ma il bicipite femorale. Come fa a essere comunque un colpo potente?

Entra in gioco la teoria della pressione esercitata da una forza su una superficie. A parità di forza, la pressione esercitata su una superficie è tanto maggiore quanto più piccola è l’area della superficie.

Qui entra in gioco il tallone e la sua particolare conformazione anatomica: l’area che impatta la palla è molto piccola e consente di aumentare la pressione esercitata, a parità di forza a disposizione. Per la stessa ragione un chiodo entra nel muro colpito da un martello.

Perché comunque non è un tiro alla cieca? Perché il cervello è intuitivo e applica le leggi della cinematica: come se il giocatore avesse in testa la mappa di tutti gli ultimi movimenti dei compagni di squadra e ne tenesse conto per orientare il suo tiro.

3. La punizione

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Roberto Carlos, il fuoriclasse brasiliano nella lista dei 125 migliori giocatori viventi, riusciva a tirare quello che gli esperti chiamano banana kick, o tiro a effetto: un lancio che inizia la corsa verso una direzione e poi la cambia.

La fisica lo spiega con l’effetto Magnus, dal nome del fisico tedesco Heinrich Gustav Magnus (1802-1870) che aveva studiato le traiettorie dei corpi rotanti. In pratica aveva notato che un cilindro rotante riceve una spinta verso l’alto o verso il basso in base al verso di rotazione.

Se una palla viene calciata applicandole una rotazione dal basso verso l’alto, il pallone prolunga la sua gittata (è utile per i lanci dal fondo e i cross), mentre se ruota al contrario la diversità di pressione dell’aria la fa scendere più rapidamente e in modo imprevedibile.

Perciò la punizione di Andrea Pirlo venne ribattezzata successivamente, la "maledetta" (pezzo forte del suo repertorio balistico): perché la sfera prende velocità, viene frenata in volo dalla resistenza dell’aria e poi scende improvvisamente, aiutata dalla forza di gravità, spiazzando il portiere.

Come si tira una punizione perfetta? Se si vuole imprimere la rotazione, la forza non va applicata solo al centro, perché la palla traslerebbe e non ruoterebbe. È necessario colpire la palla spostandosi dal suo baricentro: così si imprime la rotazione.

4. Il tiro

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È vero che i giocatori più alti sono avvantaggiati nel tiro? No.

Non è l’altezza che determina un buon tiro, ma la proporzione della gamba.

Essa è formata da una sorta di doppio pendolo: il primo va dalla coscia al ginocchio (e l’anca fa da perno), il secondo dal ginocchio al piede (con perno lo stesso ginocchio).

I giocatori bassi hanno bisogno di minore energia per conferire velocità al piede attivando i pendoli, proprio perché sono più corti.

Chi inoltre ha struttura corporea più massiccia, ha una gittata più lunga: per questo i calci dal fondo vengono spesso tirati da difensori robusti.

Per calciare viene sfruttato l’effetto fionda: il movimento della coscia, pronta per calciare, attiva lo stinco, che si piega all’indietro ruotando sul perno-ginocchio e grazie alla forza centrifuga viene spinto in avanti.

Quando la gamba è completamente distesa, è il momento giusto per calciare: in seguito lo stinco inizia a perdere la velocità che ha acquisito, grazie alla spinta della coscia.

È come quando si gioca a golf e la mazza, attivata con le braccia, genera il movimento a frusta per colpire la pallina. Per la fisica ecco i trucchi per il tiro perfetto:

  1. l’ultimo passo della rincorsa deve essere abbastanza lungo da permettere di caricare al massimo la gamba che deve calciare. Il tacco del piede deve avvicinarsi quanto più possibile alla schiena;
  2. la palla va colpita con un certo angolo rispetto alla direzione verso la quale si vuole indirizzarla, cercando il contatto con l’articolazione dell’alluce o con il collo del piede;
  3. evitare di accompagnare la palla dopo l’impatto, perché un tempo di contatto lungo finisce per sottrarle energia, cioè potenza e velocità.

5. Il rigore

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Si chiama anche penalty e si potrebbe pensare che il più penalizzato sia il portiere, ma ciò è vero solo in apparenza.

Il portiere può coprire circa il 72% della porta, stando fermo al centro.

Significa che un quarto della porta rimane scoperto. Dove? In quello chiamato “sette”, cioè l’incrocio alto tra il palo e la traversa.

Se un calciatore vuole segnare, la fisica parla chiaro: deve calciare in quel punto a una velocità di 28 metri al secondo (pari a circa 100 km/h) per far entrare il pallone in 40 centesimi di secondo.

Quindi il giocatore deve prendere una rincorsa breve (4-6 passi al massimo, più velocità rende il tiro impreciso) e tirare entro 3 secondi dal fischio dell’arbitro.

Se, come è normale che sia secondo i dati, il pallone viaggia a 20-22 metri al secondo, raggiunge la porta in poco più di mezzo secondo.

Il tempo di reazione di un portiere è quindi di 0,3 secondi: ciò significa che ha 2 millesimi di secondo per intuire la traiettoria e buttarsi a parare.



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