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episodio 3

La fisica della famosa punizione di Roberto Carlos contro la Francia nel 1997: cos’è l’effetto Magnus

Con un'animazione 3D inedita abbiamo analizzato la fisica della leggendaria punizione di Roberto Carlos in un Brasile-Francia del 1997, per capire come fa il pallone a curvare così tanto. Il motivo è legato alla rotazione data al pallone e a un fenomeno fisico chiamato effetto Magnus.

A cura di Videostorie
5 Gennaio 2023
18:15
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La fisica della famosa punizione di Roberto Carlos contro la Francia nel 1997: cos’è l’effetto Magnus
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Cos’è che unisce la punizione di Roberto Carlos, il gol “à la Del Piero” e la “maledetta” di Pirlo? Talento certo, ma anche la fisica. Per spiegarvelo per bene abbiamo ricreato in 3D la punizione di Roberto Carlos calciata contro la Francia nel 1997, probabilmente la più famosa della carriera di questo calciatore.

Il 3 giugno 1997 Brasile e Francia si sfidarono in un torneo amichevole (in cui era presente anche l'Italia) che si giocò in quattro delle sedi che un anno più tardi avrebbero ospitato il mondiale '98. Intorno al 22° minuto l'arbitro danese Kim Milton Nielsen fischiò una punizione a favore dei verde-oro a circa 35 metri dalla porta, di cui si incaricò Roberto Carlos. Il terzino brasiliano è stato senza dubbio uno dei tiratori di punizioni più micidiali della storia: era noto per calciare la palla usando le tre dita più esterne del piede, in modo tale da imprimere una rotazione al pallone e aggirare così la barriera. Il risultato in quell'occasione fu un tiro praticamente imparabile (complice anche il vento), che aggirò incredibilmente la barriera. Ma come fa “fisicamente” un pallone a curvare durante la sua traiettoria?

Come funziona il tiro a effetto

Cominciamo dicendo che se, diversamente da come è andata, Roberto Carlos avesse calciato di collo dritto davanti a sé, il pallone sarebbe andato fuori. Questo perché a causare la traiettoria curva del pallone è stata la rotazione che Roberto Carlos ha impresso al pallone calciandolo con l'esterno del piede. Se esaminiamo la traiettoria più da vicino notiamo infatti che all’inizio il pallone viaggia nella direzione in cui è orientato il tiro, ma dopo un po’ il moto rotatorio impresso al pallone comincia a far valere la sua forza. Per capire il motivo occorre tenere presenti due fattori:

  1. La rotazione del pallone, in questo caso in senso antiorario se vista dall'alto.
  2. L'aria (Sì, è lei la vera protagonista!)

Quando un pallone viaggia viene investito dall'aria. Nel caso di un pallone calciato senza rotazione, l'aria investe i lati del pallone in modo uniforme, con l'unica risultante di una certa resistenza. Roberto Carlos ha tirato invece di esterno sinistro, impartendo al pallone un moto antiorario se visto dall'alto. Questa rotazione ha l’effetto di far ruotare anche lo strato di aria circostante, che inizia a ruotare nello stesso senso.

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L’aria ruota intorno al pallone in senso antiorario – Animazione 3D Geopop

Nel momento poi in cui il pallone avanza, questo viene investito da altra aria. L'aria che passa a sinistra del pallone si somma all'aria che gira attorno al pallone. Sommandosi, la velocità dell'aria sulla parte sinistra del pallone aumenta. Al contrario, sulla parte destra le frecce sono opposte per cui la velocità sul lato destro è inferiore rispetto al lato sinistro.

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Differenza di velocità tra l’aria a sinistra e a destra del pallone – Animazione 3D Geopop

In fisica o, per essere più precisi, in fluidodinamica, maggiore è la velocità dell'aria, minore sarà la pressione (e viceversa). Risultato? A destra del pallone ci sarà una forza che spinge verso sinistra, a causa del "risucchio".  L'effetto del pallone è infatti una questione di pressioni. Pressioni diverse causate dalla diversa velocità dell'aria a destra e sinistra del pallone. È lo stesso principio che permette agli aerei di volare, ovvero la portanza.

Cos'è l'effetto Magnus dietro al tiro di Roberto Carlos

Il fenomeno dietro il tiro a giro si chiama “Effetto Magnus”, dal nome del suo scopritore, il fisico tedesco Heinrich Gustav Magnus. In realtà questo fenomeno fisico ha tantissime applicazioni, che non riguardano solo il calcio. Esempi di Effetto Magnus sono i colpi in topspin o backspin (a seconda se si imprimi una rotazione verso il basso o verso l’alto) tipici del tennis o del golf. I grandi campioni sanno infatti colpire la palla “di taglio”, in modo tale da dargli una rotazione e di conseguenza un effetto particolare. Nel caso di Roberto Carlos, come abbiamo visto, calciare il pallone usando le tre dita esterne del piede gli permetteva di dare alla sfera una traiettoria molto particolare. Quella sera del 1997 (probabilmente complice anche il vento) la traiettoria fu così arcuata da lasciare completamente di sasso Fabien Barthez, il portiere della Francia. Il gol finì per attrarre l'attenzione di diversi fisici mondiali: il primo studio a dimostrare che quella punizione aveva effettivamente rispettato le leggi della fisica fu, ironia della sorte, uno studio francese, pubblicato sul New Journal of Physics nel 2010.

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