Recientemente respondí esta pregunta: flujo laminar versus turbulento y me hizo pensar en la siguiente situación.
Dado que un balón de fútbol (americano) pesa entre 400 y 430 gramos, y un balón de fútbol (Reglas de la FIFA) tiene el mismo peso, 410 a 450 gramos, ¿cuál viajará más lejos cuando se lance en las mismas condiciones?
Supongo que ambos tienen el mismo peso, digamos 420 gramos, y ambos son disparados al aire en calma con el mismo ángulo, digamos 45 grados, por una máquina que imparte la misma velocidad inicial a ambos. Tampoco está involucrado el giro, aunque sería interesante ver si se permitiera que el balón de fútbol girara, ¿reduciría eso la resistencia, debido a las superficies planas de las que está compuesto y las crestas regulares entre los paneles?
Supongo que no hay giros de ningún tipo y la misma "ruta de vuelo", pero cualquier respuesta que incorpore situaciones más realistas será bienvenida. Es la diferencia en la resistencia lo que inicialmente me interesó, pero se agradece cualquier respuesta que aplique la realidad al problema.
Ignore los tamaños relativos que se muestran en la imagen, ya que estos se eligen al azar.
En el juego profesional, el balón tiene un eje largo de 28 cm, una circunferencia larga de 71 cm y una circunferencia corta de 53 cm. El balón de fútbol tiene un diámetro de 22 cm y una circunferencia de 70 cm.
Mi conjetura sería el fútbol, en lugar de la pelota de fútbol, debido a su forma, y si es así, ¿se puede hacer alguna estimación de la distancia adicional?
Me doy cuenta de que esta es una pregunta de tipo "novedad", en comparación con la mayoría de las preguntas recibidas aquí, pero creo que puede haber alguna física interesante relacionada con la dinámica de fluidos involucrada.
La fuerza de arrastre en una pelota de fútbol americano está en el rango de un coeficiente de 0,05 a 0,06. Si la pelota de fútbol está girando, la resistencia es un poco menor.
El arrastre en un balón de fútbol FIFA es un coeficiente de .25.
El fútbol debe viajar más lejos. El diámetro de una pelota de fútbol de la NFL es de unos 17,3 centímetros. El diámetro de un balón de fútbol FIFA es de aproximadamente 22 centímetros. La mayor área de sección transversal del balón de fútbol crea una estela más gruesa y más resistencia, como señala Sebastian Riese en su comentario.
La principal diferencia entre las pelotas, que produce menos arrastre en el fútbol de la NFL, es la forma. La estela del fútbol de la NFL es significativamente más delgada que la del balón de fútbol, en gran medida debido a la forma del balón. Los cascos de los barcos, por ejemplo, están diseñados con la forma de una pelota de fútbol por debajo de la línea de flotación hacia la popa para permitir un flujo más laminar a medida que la capa límite se separa de la parte posterior del casco. El flujo laminar crea una estela más delgada que produce un arrastre viscoso menos turbulento.
Hmmm: las respuestas anteriores asumen que la pelota de fútbol americano (soy británico) o la pelota de rugby (tienen formas similares) no comienzan a caer en vuelo. Todos los jugadores de rugby saben cómo lanzar un pase giratorio, es decir, impartir giro a la pelota alrededor del eje largo mientras lanza la pelota en la dirección del eje largo para garantizar que el pase se mantenga fiel, básicamente emulando la función de rifling en artillería. Por lo que he visto del juego de mariscales de campo de fútbol americano, sus pases se lanzan de manera similar, aunque con una sola mano.
Comparar la distancia de los despejes en el rugby y el fútbol de asociación me lleva a preguntarme si el balón vuela más lejos, debido al impacto de las volteretas, pero la evidencia no es concluyente. Ha habido goles de fútbol anotados por porteros de despejes - el primer rebote termina cerca del área penal contraria - ese tipo de distancia para un portero es relativamente común y es de unos 70 m. En el rugby, una distancia similar es desde los 22 m de la casa hasta la línea de 22 m de la oposición: un jugador de rugby pateando desde dentro de su línea de 22 m para tocar en el área de 22 m de la oposición sería una gran ventaja, y es poco común según mi experiencia. La distancia aquí podría ser de ~70 m (60 m de 22 a 22 + una adición para el elemento de campo cruzado de la patada. La naturaleza del juego sería que dicha patada estaría fuera de juego entre los 22 m y la meta. Las reglas del juego hacen que sea menos probable que la patada sea desde fuera de la línea de 22 m. Los jugadores de rugby colocan patadas regularmente desde el interior de su propia mitad para anotar "penalizaciones" ~ 60 m. A diferencia de la parrilla, las canchas de rugby y fútbol no tienen longitudes definidas ~ 100 m dentro de un margen es la regla para ambos deportes.
Estoy seguro de que algunos statto tendrán distancias para los despejes más largos en la parrilla, yo no.
En conclusión, las patadas largas tanto en fútbol como en rugby son de ~70 m, impartidas por el mismo implemento, el pie humano. Sería interesante ver alguna evidencia más concluyente, pero eso requeriría experimentación.
Carlos Witthoft
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bernardo
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