Física no futebol?

Você pode até não acreditar, Watson, mas quando um jogador diz que o futebol é uma caixinha de surpresas, quem diria, ele está coberto de razão. Mesmo sem se dar conta, ao assistir uma partida de futebol, descontadas as caneladas, você está vendo a física em ação.

Ah, lá vem mais um chato dizer que a física está em todo lugar! Impossível que haja física ali. Se houver, é sem graça. Ora, nada mais enganoso! A física ali presente é muito divertida. Como toda a física, aliás. Quer ver? Acompanhe-me, por favor.

Imagine que um jogador do seu time sofre uma falta na entrada da grande área. O goleiro do time adversário é conhecido pela destreza. Hábil no manejo da barreira, ele cria um verdadeiro paredão humano. Ninguém do seu time quer bater a falta. Você, num lapso de covardia, resolve fazê-lo. Como contornar a parede criada à sua frente? Física, meu caro Watson!

Desde os tempos do Didi, grande jogador dos anos 50 do século passado, já sabemos bater faltas obrigando a bola a realizar uma curva. É o chute folha-seca. O quê? Que chute é esse? Acorda! É aquele com o lado do pé! Lado de dentro ou de fora? Tanto faz. Mas por que isso acontece? Quer dizer, por que ao chutarmos a bola com os lados do pé ela faz uma curva? Para responder a esta pergunta, vamos à física (ver infográfico).

Você sabe que se não fosse a força de atrito ninguém sairia do lugar, não é mesmo? Graças ao atrito entre a sola do seu sapato e o chão do seu quarto é que você anda. Experimente tirar esse atrito para ver o que acontece. É tombo garantido! Você sabe, também, que caminhar em terra firme é uma coisa e fazer o mesmo dentro de uma piscina é outra totalmente diferente. Ah, é por isso que as pessoas nadam na piscina! É mais fácil que andar. A diferença entre essas ações dentro e fora da água ocorre porque a viscosidade dos meios é diferente. Água é mais viscosa que o ar. Água misturada com farinha é mais viscosa que água pura, e por aí vai. Para a bola em movimento no ar vale o mesmo. Mas, neste caso, a força de atrito da bola com o ar é chamada de força de arrasto. Viscosidade é viscosidade, mesmo.

Esse arrasto surge assim: quando a bola é chutada, isto é, quando uma força é aplicada na bola, ocorre uma mudança na sua condição inicial e ela ganha certa velocidade. O ar que está à sua frente exerce uma força contrária ao seu movimento: é a força de arrasto. A diferença entre essa força e a força de atrito comum é que a força de arrasto depende da velocidade do objeto. Já a força de atrito entre a mesa e o chão da sala não depende da velocidade com que a mesa é empurrada. Essa dependência diz que quanto maior a velocidade do objeto, maior é a força de arrasto. Porém, isso só vale até certo ponto. Abaixo de 60 km/h e acima de 80 km/h, a força de arrasto é crescente, mas entre 60 km/h e 80 km/h, é decrescente. O intervalo de velocidade onde a força de arrasto é decrescente é chamado de crise do arrasto.

E daí? Calma, Watson, até agora eu só dei nome à força contrária ao movimento da bola. Precisava formar o par ação-reação. Não disse mais nada. Mas vamos lá. Uma bola em pleno ar indo em direção ao gol vê à sua frente uma massa de ar opondo-se ao seu movimento, de modo diretamente proporcional ao aumento da velocidade (até a crise ou depois dela, lembre-se disso). Imagine o ar se movendo em duas colunas, para facilitar. Uma coluna de ar passando acima da bola e outra passando abaixo. Óbvio, dirá você. Mas é aí que mora a asa do avião! O quê? Veja, o ar que passa pela parte superior da bola cria uma zona (região) de baixa pressão (pouco ar). Para ver esse efeito, aí sentado, pegue uma folha de papel com as pontas dos dedos e segure-a próxima ao seu rosto. Ela ficará molenga e caída. Sopre horizontalmente próximo a parte superior da folha. Você está criando uma zona de baixa pressão e ela tende a subir, aproximando-se da horizontal. Quanto mais forte soprar mais ela sobe, tendendo a ficar na horizontal. Logo, a pressão acima da folha depende diretamente da velocidade do ar que passa acima dela. O inverso também vale: quanto menor a velocidade do ar passando pela parte superior da folha, menor é a zona de baixa pressão e a folha não tende à horizontal. Este é um dos efeitos presentes na sustentação da asa de um avião e que auxilia no seu vôo. Esse é o chamado Princípio de Bernoulli, em homenagem ao seu descobridor.

Se esse efeito ocorre na asa de um avião, então também deve ocorrer com a bola, Watson. O ar que passa acima dela cria uma zona de baixa pressão, logo ela tende a subir. Mas e o ar que passa por baixo dela?

Quando a bola é chutada, ela pode ou não girar em torno de si. Imagine que ela gira de cima para baixo, para facilitar minha vida. O ar que se choca de frente com ela é deslocado para baixo, pois ela gira nesse sentido. Desviando o ar para baixo, ela cai mais depressa. Se ela girar ao contrário, isto é, de baixo para cima, ela cai mais devagar. Você pode tentar entender isso pensando que, na situação de cima para baixo, está sendo “retirado” ar da zona de baixa pressão, fazendo com que a bola suba menos; na situação de baixo para cima, está sendo “enviado” ar, aumentando a zona de baixa pressão, fazendo com que ela fique mais tempo em vôo. Este é o chamado efeito Magnus, em homenagem ao seu descobridor, que estudou o Princípio de Bernoulli para o caso de uma esfera girando num meio viscoso (no nosso caso, o ar).  

O efeito Magnus vale também se a bola gira da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda. Se girar para a esquerda, ela tende para a esquerda, por exemplo. Note, ainda, que quanto mais rugosa a bola, mais velocidade ela ganha, exatamente pelo maior atrito com o ar. Quanto menos rugosa, menor a velocidade adquirida. É por isso que quando você dá um belo chutão na bola de borracha do seu irmãozinho, ela cai logo ali na frente, fazendo-o parecer um fracote. Para aumentar a resistência com o ar são feitos furos nas bolas de golfe, por exemplo. As modernas bolas da FIFA (Federação Internacional de Futebol Associado) seguem essa tendência, apresentando furinhos e pequenas rugosidades.

Agora bater a falta ficou mais fácil, Watson! Se for cobrar aquela falta próxima da grande área, não recomendo um pontapé forte, pois a bola pode subir demais não dando tempo para que gire o bastante, diminuindo a chance de que o efeito Magnus atue a seu favor. Estando longe da grande área, pode ser interessante um belo chutão com bastante giro (especialidade do Roberto Carlos). Em ambos os casos, o que interessa é que o goleiro seja pego no contrapé, pois ele não espera que a bola faça uma curva muito fechada. Na dúvida, bata sempre com as laterais do pé para que ela gire para o lado que lhe interessa. Quanto mais rápido ela girar em torno de si, maior o efeito. Claro, tudo isso fica mais complicado se durante a partida ventar muito, houver chuva, etc.

Infelizmente, tudo que eu sei sobre futebol é teórico, pois sempre fui um perna-de-pau. Mesmo agora, sabendo mais física, ainda não jogo nada. Mas deve ser porque são iguais. Se não treinar, não aprende.

Sérgio Dias Campos é professor de física da Universidade Federal de São Carlos.