Pur non essendo una grande fan del calcio, ammetto che durante i Mondiali mi si risveglia un certo interesse e comincio a seguire qualche partita.

Il calcio, in Italia così come in moltissimi altri paesi del mondo, ha il grande vantaggio di attirare l’attenzione di un vastissimo pubblico e compagnie pubblicitarie e media se ne rendono conto e sfruttano molto quest’occasione.

Perché allora non sfruttare questa opportunità anche per comunicare messaggi diversi dai soliti sponsor e spot pubblicitari e spiegare un po’ di fisica?

La casa IOP publishing, dell’Istituto di Fisica della Gran Bretagna, ha deciso di raccogliere in un’unica pagina tutti gli articoli che spiegano la fisica del calcio e renderli a libero accesso al pubblico (di solito bisogna essere iscritti al sito per potervi accedere, con un abbonamento a pagamento) per tutta la durata dei mondiali di calcio. Ho letto alcuni di questi articoli ed è veramente interessante, mi domando quanti dei famosi calciatori che sfruttano questi fenomeni si rendono conto del perché la palla si comporta in un certo modo.

Vediamo per esempio l’articolo “David Beckham è un fisico?“.  L’articolo vuole spiegare come è possibile che il calciatore riesca a tirare una palla curva che gira attorno al muro difensivo per arrivare direttamente nel gol, come rappresentato nella figura qui sotto.

Per fare questo calcio Bekham (o chi per lui) sfrutta due effetti ben noti nella fisica dei fluidi: l’effetto Bernoulli e l’effetto Magnus. L’effetto Bernoulli dice che quando il fluido attorno ad un oggetto viagga ad una velocità maggiore, si riduce la pressione del fluido sull’oggetto stesso. Consideriamo allora la palla.

Se questa ruota su se stessa mentre viaggia verso la porta, da un lato (quello in cui ruota nella stessa direzione dello spostamento d’aria) il fluido risulterà viaggiare ad una velocità superiore, mentre nell’altro lato accadrà esattamente l’opposto. Per il principio di Bernoulli quindi si verifica una differenza di pressione tra i due lati della palla, il che risulta in una forza, detta portanza, descritta appunto dall’effetto Magnus. Conoscendo quindi le condizioni iniziali quali il diametro e il peso del pallone, la distanza del calciatore dalla porta e la velocità iniziale del calcio è possibile predire molto precisamente dove la palla andrà a finire.

Bisogna tenere però conto anche di un altro effetto, ovvero la resistenza fluidodinamica con cui la palla deve scontrarsi durante il suo volo. Quest’ultima dipende fortemente dalla forma della palla: una piccola ovalizzazione può modificare molto la resistenza dell’aria e quindi la traiettoria e il punto di arrivo della palla.

Lasciando perdere Beckham e tornando a casa nostra, è possibile fare un simile calcolo anche se il calciatore in questione preferisse provare a far passare la palla sopra la testa della difesa, optando per il più classico “cucchiaio”:

Anche in questo caso è possibile determinare il punto di arrivo della palla e la sua velocità utilizzando semplici equazioni del moto parabolico, inizialmente descritto da Galileo. Per descrivere il sistema in modo più preciso, però, si deve introdurre anche qui la resistenza del fluido, complicando un po’ le cose.

Se la meccanica non fa per voi e invece che imparare a calciare il pallone nel punto giusto preferite darvi alle scommesse, vi consiglio di dare un’occhiata a questo articolo, in cui viene osservato come segnare gol è un processo poissoniano e segue una distribuzione prevedibile.

In generale è stato osservato che la distribuzione totale di gol segue una distribuzione non poissoniana, in particolare molto più larga. Questo è stato spiegato dal fatto che alcuni fattori possono influenzare l’esito della partita: per esempio una squadra è più portata a segnare un gol se ne ha già segnato un altro.

L’articolo in questione vuole smentire questa teoria e sostiene che l’allargamento della distribuzione non è dovuto a effetti interni alla singola partita, ma è piuttosto legato alla diversa situazione fisica delle diverse squadre: la condizione fisica non è uniforme in tutte le squadre di calcio, quindi la distribuzione dei gol dipenderà da questo fattore.

Questo fattore è però più prevedibile e misurabile rispetto a eventi indipendenti avvenuti durante una partita, e quindi è possibile predire con un certo livello di confidenza il risultato del match. Oltre alla condizione fisica della squadra, questi ricercatori hanno tenuto conto anche del vantaggio ottenuto dal giocare in casa, in dipendenza dal momento nella stagione calcistica in cui si svolge la partita. Il risultato è molto incoraggiante: i dati sperimentali (in questo caso la conta dei gol) seguono con molta precisione le previsioni statistiche presentate nell’articolo, come si può vedere nell’immagine qui sotto:

Insomma, ogni occasione è buona per usare un po’ la testa e cercare di capire il perché delle cose che osserviamo. Come viene proposto dalla casa IOP, se associare al calcio i fenomeni di fisica può aiutare ad innalzare l’interesse dei ragazzi per la scienza, è sicuramente una strada che vale la pena intraprendere!