Sport e fisica: l’effetto Magnus

Parliamo oggi di un fenomeno fisico che ha un notevole impatto negli sport dove si gioca con una palla: dal tennis al calcio, dalla pallavolo al baseball.

Tiri ad effetto

Si tratta dei famosi tiri ad effetto. Sappiamo tutti cosa succede: quando il pallone viene colpito in modo da ruotare su sé stesso, può cambiare direzione rispetto alla traiettoria che farebbe se non ruotasse. A seconda di come è diretto l’asse di rotazione, la palla può curvare a destra o sinistra, oppure allungare o accorciare la sua traiettoria naturale.

Ecco alcuni esempi notevoli di punizioni ad effetto nel calcio.

Ma altrettanto famosi sono gli effetti usati dai tennisti, ecco un bellissimo lungolinea di Rafael Nadal che rientra in campo come se fosse telecomandato.

L’effetto Magnus

I fisici lo chiamano effetto Magnus dal nome dello scienziato tedesco vissuto nell’800 che lo studiò (Magnus si pronuncia con la “g” dura come nella parola “magma”).

Il fenomeno è una conseguenza della legge di Bernoulli: la pressione esercitata da un fluido su una superficie è più bassa dove la velocità del fluido (rispetto alla superficie) è più alta. Questa legge si può sperimentare in modo molto semplice e divertente con un phon e una pallina da ping pong.

La pallina tende a rimanere all’interno del flusso d’aria perché quando si trova nella zona di confine tra l’aria ferma e il flusso subisce una pressione maggiore dalla parte in cui l’aria è ferma rispetto alla parte in cui l’aria si muove. Per questo motivo tende a tornare verso il centro del flusso di aria.

L’effetto Magnus funziona in modo simile. La rotazione della palla fa in modo che l’aria scorra a diverse velocità sui lati opposti della palla e questo provoca una differenza di pressione che fa spostare la palla.

La presenza dell’aria è fondamentale per avere questo fenomeno. Se giocassimo a calcio sulla Luna, dove non c’è atmosfera, non riusciremo ad ottenere questi tiri ad effetto e il pallone, una volta partito, proseguirebbe in un moto parabolico senza cambiare direzione.

Oltre che nel calcio e nel tennis questo fenomeno viene sfruttato nella pallavolo: facendo girare il pallone con il giusto effetto (chiudendo la mano sopra al pallone) si ottiene che la traiettoria di una schiacciata o di una battuta al salto tende a scendere verso il terreno.

Uno sport nel quale gli effetti hanno un ruolo fondamentale è il ping-pong. Grazie al fatto che in questo caso la pallina è particolarmente leggera i suoi spostamenti sono molto visibili e i bravi giocatori sanno sfruttare ad arte questa possibilità.

Il caso del Super Tele

La cosa interessante è che l’effetto Magnus piò causare spostamenti in direzioni opposte a seconda di come è fatta la superficie della palla!

I palloni utilizzati normalmente negli sport, le palline da tennis e da ping-pong, reagiscono tutti allo stesso modo: tendono a spostarsi verso il lato in cui la rotazione della palla è contraria alla velocità di spostamento.

Ad esempio se imprimiamo una rotazione in senso antiorario (visto dall’alto) il pallone curverà verso sinistra (il lato sinistro della palla è quello che ruota in senso contrario rispetto allo spostamento del pallone).

C’è un pallone che sembra invece disobbedire a questa regola: è il Super Tele!

Mentre i palloni normali tendono a trascinare l’aria quando ruotano, i Super Tele hanno una superficie scivolosa e nessuna cucitura per cui l’aria tende a scivolare invece che ad essere trascinata.

Come conseguenza le velocità dell’aria attorno alla palla sono opposte rispetto a quelle che si hanno con gli altri palloni e i Super Tele tendono a prendere effetti opposti.

Colpendo un pallone da calcio e un Super Tele in modo da imprimere lo stesso tipo di rotazione, se il pallone da calcio curva verso sinistra, il Super Tele curva verso destra.

Se a questo si aggiunge che il Super Tele è piuttosto leggero, si capisce come mai le sue traiettorie siano particolarmente difficili da prevedere.

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