La pelota no dobla

Un fluido es una sustancia que no tiene forma propia. Por ejemplo, un gas o un líquido. Una de las magnitudes que caracterizan el estado de un fluído es su presión. Esta es la fuerza que el fluido ejerce sobre cada centímetro cuadrado de cualquier cosa que toca.

La presión es lo que sentimos en los oídos en una pileta profunda (con unos 3m ya se empieza a notar) o durante el descenso de un avión (incidentalmente, por eso lloran los bebés un rato antes del aterrizaje).

Dado cualquier objeto inmerso en el fluido, la presión empuja cada centímetro cuadrado de su superficie intentando comprimirlo. Si la presión es mayor de un lado del objeto que del otro, la fuerza total no es nula, y el objeto se mueve. Es lo que sucede cuando el viento arrastra un globo: hay más presión del lado del globo en el que golpea el viento que del otro lado.

En un fluido cualquiera, por ejemplo aire o agua, la presión desciende cuando el fluido se está moviendo, siendo mas chica cuanto más rápido se mueva. En una corriente de aire, las regiones donde el aire se mueve rápido tienen menos presión que aquéllas donde se mueve más lentamente. Luego, si logramos que el aire corra con velocidades diferentes a cada lado de un objeto, las presiones serán diferentes y el objeto se moverá en la dirección en la que la presión es menor.

Todo esto se describe con la ecuación de Bernoulli que es una de las más bonitas de la física, por su simpleza y su poder explicativo.

Como ejemplo simple: en las alas de un avión: el aire se mueve más rápido arriba del ala que debajo, luego la presión es menor arriba, y el avión sube.

 

Fuente

Para dar otro ejemplo más elaborado: cuando una pelota gira mientras se desplaza por el aire, el aire que pasa alrededor de la pelota acompaña parcialmente su giro. Por lo tanto, de un lado de la pelota el aire se está moviendo más rápidamente, porque la superficie rotante de la pelota lo empuja hacia atrás en la dirección del movimiento de la misma. Del otro lado en cambio, el aire se mueve más lentamente, porque la superficie rotante de la pelota lo empuja hacia adelante en la dirección del movimiento. Como consecuencia, las presiones a cada lado de la pelota son diferentes, y la trayectoria de la pelota se comba en su movimiento a través del aire.

Tal efecto Magnus que hace doblar una pelota en vuelo, será mayor cuanto mayor sea la cantidad de aire arrastrado durante la rotación. Por eso las pelotas de tenis tienen pelo, y las de golf tienen pocitos. Con esas texturas se logra que la pelota arrastre más aire al rotar, maximizando de ese modo el efecto Magnus. El jugador tiene más control sobre la trayectoria de la pelota, imprimiéndole una cierta cantidad de rotación junto con el golpe.

El efecto Magnus no solo sirve para los deportes. Hay barcos con velas rotantes que funcionan en base a ese efecto, y hasta hay magnucópteros.

Barco con rotor Flettner, basado en el efecto Magnus (Fuente)

 

Aeronave basada en efecto Magnus (Fuente)

Este tipo de historias son muy útiles para enseñar física: las ecuaciones son simples y explican cosas que son a la vez sorprendentes pero conocidas. Acompañadas de algún cálculo que sirva como caricia al poder explicativo de las matemáticas, dan a los estudiantes la idea de lo que se pierden si no estudian.

A veces me resulta y alguno aprende algo.