Engenheiros da NASA testaram a aerodinâmica do projeto da bola oficial da Copa do Mundo do Brasil de futebol, desenvolvida pela Adidas e ape...
Engenheiros da NASA testaram a aerodinâmica do projeto da bola oficial da Copa do Mundo do Brasil de futebol, desenvolvida pela Adidas e apelidada de Brazuca.
Ainda que a NASA não esteja no negócio de projetar ou testar bolas, eles aproveitaram o torneio é uma oportunidade para explicar os conceitos de aerodinâmica para estudantes e leigos no assunto "aerodinâmica".
A aerodinâmica é o estudo de como o ar e líquidos, chamados coletivamente de "fluidos" em pesquisa aerodinâmica, fluem em torno de objetos. Engenheiros da Ames, líder mundial em pesquisa aerodinâmica fundamental, possuem um conhecimento profundo de como fluem os fluidos em torno de formas tridimensionais simples, como cilindros e esferas. Com este conhecimento, os engenheiros podem prever como até mesmo as pequenas alterações nestas formas básicas mudam os padrões de fluxo.
A bola da Copa do Mundo anterior, a Jabulani, foi descrita como sendo uma bola capaz de realizar movimentos "sobrenaturais". Ele era adorada pelos atacantes e odiada pelos goleiros pois, quando chutada com pouca ou nenhuma rotação, a bola se movia de uma maneira incomum e errática tornado sua trajetória imprevisível. Tudo isso aumentava as chances dos artilheiro marcarem um tento.
Aproveitar ao máximo as características de voo de uma bola para ganhar uma vantagem não é novo no mundo desportivo. Tanto que no beisebol, a única diferença entre uma bola curva, uma bola rápida ou outro efeito é como o lançador manipula a rotação da bola em relação aos seus pontos de costura. Em uma bola de futebol, que não há pontos externos a remendar a superfície da bola. Porém, há emendas. Muitas delas.
Para lidar com a imprevisibilidade da bola Jabulani, a Adidas trabalhou com centenas de jogadores para desenvolver a Brazuca. Uma bola de futebol tradicional possui 32 painéis, a Jabulani tem oito e a Brazuca apenas seis.
Mesmo tendo menos painéis, os painéis em forma de dedos na Brazuca aumentam o comprimento da costura, em comparação com as bolas que a antecederam. As costuras também são mais profundas do que as da Jabulani e os painéis são cobertos com pequenas saliências (que lembram àquelas presentes nas bolas de golfe) e todos esses fatores influenciam a aerodinâmica da bola.
O que parece ser o senso comum sobre como se dá movimentação de ar em torno de uma esfera simples não é, na prática, verdadeiro. O fluxo de ar em torno de uma esfera não é bom; uma grande quantidade de arrasto é criado por trás do objeto. Para ilustrar basta observarmos uma experiência em um campo de golfe, onde uma bola de golfe lisa viaja distâncias muito mais curtas do que uma bola de golfe normal com covinhas. As ondulações sobre a superfície da bola agitam o ar, criando uma pequena esteira de baixa pressão atrás da bola e arrastar a diminuir, aumentando assim a sua distância.
O aumento da rugosidade geral da Brazuca vai ajudar a diminuir tendências de efeito da bola nos chutes fortes, o que é comum na Copa do Mundo.
Em túnel de vento de dois por dois metros no Laboratório de Mecânica de Fluidos de Ames, Mehta demonstra o fluxo de ar em torno da Brazuca por meio da liberação de um fluxo do fumaça controlado ao longo da superfície da bola realçado com luz laser. Em velocidades diferentes, existem diferenças notáveis no fluxo de ar em torno da bola.
Isto é, quando o efeito da bola é maior.
Testes em túnel de vento e em um canal de água de 17 polegadas, que utiliza corante fluorescente dispensado no fluxo de fluido sob luz negra, mostra que a velocidade de maior efeito por uma bola tradicional é de cerca de 30 milhas por hora (mph) (aprox. 48,3 km/h). Isso está bem abaixo da velocidade típica de um jogador chutando a Copa de calibre mundial, que é de cerca de 50 a 55 milhas por hora (aprox. 80,5 a 88,5 km/h). Curiosamente, a Jabulani, uma bola muito mais suave, produziu o seu maior efeito nessa mesma faixa de velocidade (cerca de 50 mph), razão pela qual os jogadores na Copa do Mundo 2010 notavam o efeito com mais frequência.
Quanto mais lisa for uma esfera, maior é a velocidade necessária para o efeito ocorrer. No entanto, com o aumento da rugosidade da Brazuca, esta velocidade crítica para efeito máximo é reduzido para cerca de 30 mph. Assim, é esperado que a bola da Copa do Mundo 2014 terá uma trajetória mais previsível em chutes típicos.
Será que isto vai tornar o jogo menos emocionante? A resposta é não. Os atletas de elite continuarão a nos maravilhar com suas habilidades e com o número de gols que tem saído até agora parece que a bola não atrapalhará em nada esse momento apoteótico de cada partida. Sem, contudo, ser alvo da ira dos melhores arqueiros do planeta.
Fonte: Nasa
[Via BBA]
Ainda que a NASA não esteja no negócio de projetar ou testar bolas, eles aproveitaram o torneio é uma oportunidade para explicar os conceitos de aerodinâmica para estudantes e leigos no assunto "aerodinâmica".
Os esportes proporcionam uma grande oportunidade de introduzir a próxima geração de pesquisadores no nosso campo da aerodinâmica, mostrando-lhes algo que eles possam se relacionar.
Rabi Mehta. Chefe da Filial Experimental de Aero-Física no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia
A aerodinâmica é o estudo de como o ar e líquidos, chamados coletivamente de "fluidos" em pesquisa aerodinâmica, fluem em torno de objetos. Engenheiros da Ames, líder mundial em pesquisa aerodinâmica fundamental, possuem um conhecimento profundo de como fluem os fluidos em torno de formas tridimensionais simples, como cilindros e esferas. Com este conhecimento, os engenheiros podem prever como até mesmo as pequenas alterações nestas formas básicas mudam os padrões de fluxo.
A bola da Copa do Mundo anterior, a Jabulani, foi descrita como sendo uma bola capaz de realizar movimentos "sobrenaturais". Ele era adorada pelos atacantes e odiada pelos goleiros pois, quando chutada com pouca ou nenhuma rotação, a bola se movia de uma maneira incomum e errática tornado sua trajetória imprevisível. Tudo isso aumentava as chances dos artilheiro marcarem um tento.
Aproveitar ao máximo as características de voo de uma bola para ganhar uma vantagem não é novo no mundo desportivo. Tanto que no beisebol, a única diferença entre uma bola curva, uma bola rápida ou outro efeito é como o lançador manipula a rotação da bola em relação aos seus pontos de costura. Em uma bola de futebol, que não há pontos externos a remendar a superfície da bola. Porém, há emendas. Muitas delas.
Para lidar com a imprevisibilidade da bola Jabulani, a Adidas trabalhou com centenas de jogadores para desenvolver a Brazuca. Uma bola de futebol tradicional possui 32 painéis, a Jabulani tem oito e a Brazuca apenas seis.
Mesmo tendo menos painéis, os painéis em forma de dedos na Brazuca aumentam o comprimento da costura, em comparação com as bolas que a antecederam. As costuras também são mais profundas do que as da Jabulani e os painéis são cobertos com pequenas saliências (que lembram àquelas presentes nas bolas de golfe) e todos esses fatores influenciam a aerodinâmica da bola.
O que parece ser o senso comum sobre como se dá movimentação de ar em torno de uma esfera simples não é, na prática, verdadeiro. O fluxo de ar em torno de uma esfera não é bom; uma grande quantidade de arrasto é criado por trás do objeto. Para ilustrar basta observarmos uma experiência em um campo de golfe, onde uma bola de golfe lisa viaja distâncias muito mais curtas do que uma bola de golfe normal com covinhas. As ondulações sobre a superfície da bola agitam o ar, criando uma pequena esteira de baixa pressão atrás da bola e arrastar a diminuir, aumentando assim a sua distância.
Há uma fina camada de ar que se forma perto da superfície da bola chamada de camada limite cujo o estado e comportamento é crítico para o desempenho da bola. Os materiais usados, a rugosidade da superfície da bola e sua distribuição determina sua aerodinâmica.
Rabi Mehta
O aumento da rugosidade geral da Brazuca vai ajudar a diminuir tendências de efeito da bola nos chutes fortes, o que é comum na Copa do Mundo.
Em túnel de vento de dois por dois metros no Laboratório de Mecânica de Fluidos de Ames, Mehta demonstra o fluxo de ar em torno da Brazuca por meio da liberação de um fluxo do fumaça controlado ao longo da superfície da bola realçado com luz laser. Em velocidades diferentes, existem diferenças notáveis no fluxo de ar em torno da bola.
O que estamos procurando nos padrões de fumaça é em qual velocidade os padrões mudam de repente.
Isto é, quando o efeito da bola é maior.
Testes em túnel de vento e em um canal de água de 17 polegadas, que utiliza corante fluorescente dispensado no fluxo de fluido sob luz negra, mostra que a velocidade de maior efeito por uma bola tradicional é de cerca de 30 milhas por hora (mph) (aprox. 48,3 km/h). Isso está bem abaixo da velocidade típica de um jogador chutando a Copa de calibre mundial, que é de cerca de 50 a 55 milhas por hora (aprox. 80,5 a 88,5 km/h). Curiosamente, a Jabulani, uma bola muito mais suave, produziu o seu maior efeito nessa mesma faixa de velocidade (cerca de 50 mph), razão pela qual os jogadores na Copa do Mundo 2010 notavam o efeito com mais frequência.
Quanto mais lisa for uma esfera, maior é a velocidade necessária para o efeito ocorrer. No entanto, com o aumento da rugosidade da Brazuca, esta velocidade crítica para efeito máximo é reduzido para cerca de 30 mph. Assim, é esperado que a bola da Copa do Mundo 2014 terá uma trajetória mais previsível em chutes típicos.
Os jogadores devem estar mais felizes com a nova bola. É mais estável em voo e se comporta mais parecido com uma bola de 32 painéis tradicional.
Será que isto vai tornar o jogo menos emocionante? A resposta é não. Os atletas de elite continuarão a nos maravilhar com suas habilidades e com o número de gols que tem saído até agora parece que a bola não atrapalhará em nada esse momento apoteótico de cada partida. Sem, contudo, ser alvo da ira dos melhores arqueiros do planeta.
Fonte: Nasa
[Via BBA]
