La Física Del Knuckleball

Con los Juegos Olímpicos en sus últimos días, ha habido muchas oportunidades para ver uno de los espectáculos más extraños y misteriosos del deporte: el nudillo. Incluso si nunca has oído hablar de una bola de nudillos, probablemente lo hayas visto pasar ante tus ojos. Una bola de nudillo es básicamente cuando se golpea o lanza un proyectil esférico de tal manera que se minimiza el giro de la bola, creando una trayectoria impredecible en zigzag que puede atrapar al equipo contrario (así como a los jugadores de su propio equipo) por sorpresa.

El nombre se deriva de la forma en que los viejos lanzadores de béisbol en los primeros días de la Liga Mayor de Béisbol (sobre todo Eddie Cicotte de los Medias Blancas de Chicago) solían agarrarse a la pelota con sus nudillos antes de lanzar. El objetivo es dar a la pelota la menor cantidad de giro rotacional posible.

Al hacerlo, resulta en una trayectoria de paso que se ve afectada por las variaciones en el flujo de aire facilitadas por las diferencias en las superficies lisas de la bola y las costuras más ásperas de las costuras (o por lo menos esa es la idea - más sobre por qué esto podría no ser cierto en un momento). Esencialmente, estás forzando el flujo de aire para crear un arrastre asimétrico que crea un paso como zigzag. La bola, en su camino hacia su planeta natal, básicamente se verá como su lado revoloteando de lado a lado o arriba y abajo.

Por supuesto, no querrás lanzar una bola que haya no giro - solo una ligera donde la bola cubre la distancia sin completar más de la mitad de la rotación. Podrías considerar el knuckleball como una versión inversa de los tiros libres con curvas en los que el objetivo es aplicar un giro muy vigoroso en una pelota para que se mueva en una sola dirección.

Tratar de lanzar una bola en este umbral de rotación tan estrecho es una tarea increíblemente ardua, y es la razón por la que tan pocos lanzadores que han jugado en las mayores lo han perfeccionado. Además, la velocidad es la métrica mejor clasificada para evaluar a los lanzadores, y debido a que una bola de nudillo se mueve más lento que cualquier otro tipo de lanzamiento, cada día hay menos incentivos para ser perfectos.

Aunque las bolas de nudillo se ven más prominentemente en el béisbol, también ocurren en deportes como el fútbol y el voleibol, pero también están extrañamente ausentes en juegos como el tenis de mesa, el squash y el baloncesto. Y en muchos de estos deportes, las pelotas carecen de costuras o un alto grado de asimetría en la superficie. Entonces, ¿por qué todavía vemos bolas de nudillos en otros deportes?

Esa pregunta nos lleva a un par de estudios sobre la física de los nudillos en los que ha trabajado el investigador de dinámica de fluidos Baptiste Darbois Texier. En 2012, a través de un experimento de dinámica de fluidos que arrojó al agua perlas de acero, vidrio y plástico de diferentes tamaños, ella y sus colegas descubrieron que una esfera en un flujo, como una bola de nudillo, experimentará un fenómeno donde la fuerza de arrastre sobre el objeto comienza para disminuir bruscamente. Una fuerza lateral se lanza hacia allí y provoca una "crisis de arrastre", lo que hace que la bola se mueva hacia adelante y hacia atrás y se mueva hacia adelante.

En un estudio más reciente publicado el mes pasado en Nueva revista de física, Texier y su equipo utilizaron las pruebas en el túnel de viento para caracterizar mejor el comportamiento de los nudillos y reproducir sus movimientos en un entorno controlado. Usando un aparato de "patada" construido a medida para recrear las bolas de nudillos en el fútbol, ​​el equipo descubrió que "todas las bolas que vuelan en el aire a tal velocidad y sin giro pueden seguir una trayectoria en zigzag, incluso si no tienen costuras", dice Texier. Inverso. "Este hecho demuestra que una esfera suave y no giratoria que se mueve en el aire experimenta fuerzas de elevación fluctuantes que son capaces de producir trayectorias no rectas".

Esto está en oposición a una noción anterior que explicaba las trayectorias en zigzag de las pelotas deportivas con la presencia de costuras y una pequeña cantidad de giro. Texier dice que parte del experimento consistió en probar el movimiento de suaves bolas de bochas que cayeron al agua. "Las trayectorias no rectas de bolas tan densas y suaves fueron realmente inesperadas para nosotros", dice ella. “La longitud de onda en zigzag era mucho mayor que la distancia de tiro típica encontrada en un campo deportivo. Tal hecho explica por qué los caminos en zigzag nunca se observan en bochas ".

Sin embargo, una gran pregunta sigue siendo específica para el béisbol: ¿Veríamos bolas de nudillos si el objeto fuera uniforme y sin problemas? Texier no tiene una respuesta a eso, pero esa sigue siendo la siguiente pregunta que queda por responder.