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Titolo: Re:pallone di calcio ad effetto

 c'era poi un altro giocatore, non ricordo il nome, checalciava di punta sulla valvola del pallone facendodescrivere al pallone traiettorie random che incasinavanoil lavoro del portiere
 
questa e' un'astuzia raffinata.
Comunque il calcio e' uno sport strano.
Molte partite sono decise dal caso.
Non e' un buon laboratorio di fisica se e' questo che intendi.
 
-- 
 
Ciao Massimo
 
 
#####
 
"questa frase non e' una frase"
 
 
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https://piaohong.s3-us-west-2.amazonaws.com/usenet/index.html
 

 fa, ma, credetemi, era così.
 
non è che fosse l'effetto di battimento con i 25Hz della ripresa ottica, 
che te lo faceva sembrare fermo?
un po' come certe ruote delle biciclette quando guardi il giro, ma 
sembrano ferme, ma in realtà...
 
 
 
 
ciao
 
-- 
Oscar M.
Imola

> Devi prima considerare le cause piu' semplici prima di prendere in considerazione le piu' complicate.quali sono? 
 
prima di tutto e' un problema di fluidodinamica.
Per prima cosa dovresti conoscere l'equazione di Bernoulli da cui
 discende l'effetto Magnus che e' responsabile della traiettoria
 parabolica del pallone calciato di lato.
Il modello semplice e' questo ma tu hai presentato il problema di
 un caso strano dove la traiettoria e' parabolica ma il pallone
 non ruota.
Io ti ho detto che la causa e' il vento ma anche la resistenza
 dell'aria.
La combinazione di effetto Magnus e resistenza dell'aria determina
 traiettorie imprevedibili.
Se invece vuoi prendere ad esempio chi i calcoli li fa molto
 accurati allora devi consultare i produttori di palloni da
 calcio.
Un pallone perfettamente liscio crea effetti aerodinamici strani
 rispetto a uno ruvido o con cuciture. 


io penso che bisogna cercare altro
 
Perchè pensate solo al calcio? Traiettorie curve ci sono nel tennis,
ping pong, baseball. Con palle belle sferiche che si deformano
pochissimo.
 
L'effetto della rotazione che si combina con la velocità relativa del
vento è l'unica spiegazione trasversale a tutte le palle e palline.
 
Ci vorrebbe qualcuno che sa fare i calcoli, ma la differenza di
pressione che si crea sui due lati della palla dovrebbe essere
sufficiente a spostarla. E' lo stesso principio che fa muovere le
barche a vela e volare gli aerei
 

>successive oscillazioni di questa deformazione in volo.
 
deformazioni che nel caso della palla da tennis e del pallone da
calcio sono ingenti all'atto del colpo, e verosimilmente persistono
abbastanza oscillando in volo, anche se queste oscillazioni sono -- a
differenza di una bolla di sapone -- troppo rapide perche' riusciamo a
notarle. Ciao

 nel calcio no
 
I tiri curvi o a effetto possono realizzarsi sia a basse sia ad alte 
velocità di rotazione del pallone, con caratteristiche lievemente 
diverse nei casi estremi.
 
Il tiro di Carlos è stato analizzato in lungo e in largo e la stima che 
si dà della rotazione del pallone è di 88 rad/s praticamente 14 giri al 
secondo che non è poco.
 
Tuttavia hai ragione sul fatto che non tutti i tiri a effetto del calcio 
(a anche in altri casi) corrispondono ad alte velocità di rotazione. In 
molti casi la velocità di rotazione è molto bassa o praticamente nulla.
 
Per capire la fisica sottostante è però meglio partire dal  caso con 
rotazione significativa.
 
E' stato citato l'effetto Magnus, che nel caso di rotazioni alte gioca 
un ruolo importante. Tuttavia Bernoulli c'entra poco, almeno in modo 
diretto.
 
Il parametro più importante è come spesso in fluidodinamica, il numero 
di Reynolds ovvero un parametro adimensionale pari a
 
rho*U*L/eta
 
dove rho è la densità dell' aria (ordine di grandezza 1 kg/m^3), L le 
dimensioni lineari caratteristiche del corpo che si muove nel fluido, 
possiamo prendere il diametro del pallone (0.22 m), U la velocità 
caratteristica, diciamo da 1 a 51 m/s (il massimo corrisponde ad un 
delle massime velocità registaret). P.es. il calcio di Carlos si stima 
abbia impresso una velocità iniziale al pallone di  38.1 m/s ( circa 137 
km/h ). La viscosità (dinamica) dell' aria è dell' ordine di 10^7 Pa s.
 
Quindi siamo in regimi di numeri di Reynolds tra 10^4 e 5*10^5. Numeri 
alti, in cui gli effetti di turbolenza sono importanti. Per questo 
scriveveo che Berloulli va reso con le pinze. Infatti in questi regimi 
il flusso atorno ad un oggetto non è mai completamente laminare. ci 
saranno sui due lati della sfera due punti da cui si stacca una scia 
turbolenta che influisce in modo determinante sul moto.
 
Nel caso di alta rotazione, i punti di distacco del flusso laminare non 
sono simmetrici e la circolazione risultante dà luogo ad una portanza 
che può essere descritta mediante un effetto Magnus con un opportuno 
coefficiente di portanza. E' possibile dare una stima dei valori 
rilevanti di questo coefficiente e del coefficiente di attrito viscolo 
(non-Stokes, visto che non siamo in regimi di bassi numeri di Reynolds) 
e ottenere soluzioni per le traiettorie di un pallone come nel caso del 
caclio di Carlos qualitativamente corrette e quantitativamente in 
ragionevole accordo con quanto osservato.
 
Il caso delle traiettorie ad effetto con rotazioni basse o nulle, si può 
comprendere sempre in termini della presenza di scie turbolente e dell' 
interazione tra moto del pallone e flusso turbolento. Qui però è più 
difficile modellare il fenomeno con formule semplici e sono necessarie 
simulazioni idrodinamiche complete per poter fare statistica su molte 
condizioni iniziali per fenomeni con un forte grado di caoticità.
 
Giorgio

 dovrebbe essere casuale,
 
Perché?

 fisica, non è una spiegazione valida :)
 
Non so che fisica conosci, ma a meno che non abbia fatto studi di 
fluidodinamica a livello avanzato, non ti serve a molto per queste 
situazioni(*). Gli effetti di turbolenza possono dare un "effetto 
anti-Magnus" in direzione opposta a quello che ci si aspetterebbe.
 
Comunque se può consolarti, lo studio degli "effetti" è un settore di 
ricerca ancora in sviluppo.
 
Giorgio
 
(*) per chiarire: io non sono un esperto di fluidodinamica. Per esigenze 
di ricerca ho approfondito qualcosa nel campo, ma non confrontabile con 
le tipiche conoscenze di esperti del settore.

 
 
vedi sopra.

 disordinati no?
 
Perché escludi che si organizzino da sole?

 Intanto, quasi non è equivalente a niente quando hai a che fare con il punto di distacco della scia vorticosa. 
 
Questa parte della risposta di G. P., che mi pare tu abbia tralasciato 
nella tua risposta, invece potrebbe essere chiave: se i punti di 
distacco della scia vorticosa sono situati più da una parte che 
dall'altra, allora questo potrebbe essere sufficiente perché il pallone 
curvi. Vedi 
https://en.wikipedia.org/wiki/Vortex_shedding
; quanto ci 
vorrà perché i vortici si separino più da una parta che dall'altra? Se 
fai una ricerca con "Symmetry breaking in turbulent flow" mi pare che 
trovi anche alcuni articoli.
 

 
Infatti tutta la base della portanza sta nella determinazione dei punti 
di distacco con la conseguente circolazione attorno al corpo. L'effetto 
Magnus è uno dei modi per ottenere punti di distacco asimmetrici attorno 
ad un corpo simmetrico (in questo caso una 2uasi-sfera). Ovviamente non 
sono l'unico modo. Il fatto che i tiri ad effetto a bassissima rotazione 
sono poco riproducibili (questo è un fatto sperimentale) punta verso un 
maggior sensibilità ai dati iniziali dei punti di distacco in questo regime.
 
Giorgio

 Il caso delle traiettorie ad effetto con rotazioni basse o nulle, si può comprendere sempre in termini della presenza di scie turbolente e dell' interazione tra moto del pallone e flusso turbolento. Qui però è più difficile modellare il fenomeno con formule semplici e sono necessarie simulazioni idrodinamiche complete per poter fare statistica su molte condizioni iniziali per fenomeni con un forte grado di caoticità.
 
Ciao Giorgio,
il passaggio da regime laminare a regime turbolento e' alla base
 dei tiri ad effetto senza rotazione.
Qualcosa e' spiegato qui:
 
https://degiuli.com/it/sport-e-fisica-la-battuta-flottante-o-knuck
 
leball/
 
Difficile ottenere un modello di quello che accade credo.
Che ne dici?


 Che ne dici?
 
Che è quello che cercavo di spiegare a Luis. Però lui crede che il 
problema si di scrivere equazioni, mentre il vero problema è di capire 
la fisica sottostante e in particolare i meccansmi che modificano la
portanza.
 
Se uno vuole equazioni, non c'e' problema.
Le forze in gioco non sono  infinite: gravità, attrito e portanza. Sulla 
gravità non ci sono problemi, attrito e portanza sono invece legate 
all'interazione con l'aria. Non solo, ma sono in qualche misura 
interdipendenti. Però fenomenologicamente possiamo sempre scrivere la 
forza di attrito come
opposta alla velocità istantanea e con modulo
 
F_A = 0.5 rho A v^2 C_A
 
con rho densità dell' aria, v velocità del pallone, A area efficace del 
pallone (in pratica pi*R^2 se R è il raggio dello stesso, e C_A 
coefficiente di attrito. La complicazione è che C_A in realtà dipende da 
v su intervalli estesi di velocità e questa dipendenza è di solito da 
ricavare sperimentalmente. E' ovviamente funzione della forma esatta del 
pallone e del materiale. Esistono dei ragionevoli fit di C_A mediante 
funzioni non eccessivamente complicate di v.
 
Anche per la portanza c'e' una formula simile. La direzione è facile da 
determinare se c'è rotazione (Magnus) con vettore velocità angolare w: è 
la direzione di w x v, mentre il modulo è
 
F_P= 0.5 rho A v^2 C_P
 
e di nuovo tutta la difficoltà sta ne valore di C_P. In genere un buon 
fit è dato da valori proporzionali a w*r/v dove w è la velocità angolare 
e r il raggio del pallone.
 
Va anche tenuto presente che nel caso di una rotazione lungo l'asse z, 
la decomposizione delle forze in componenti x e y (nel piano ortogonale 
alla verticale) dà luogo a componenti della forza
 
Fx proporzionale a C_A vx + C_P vy
Fy proporzionale a C_A vy - C_P vx.
 
Quindi i valori relativi di C_A e C_P giocano un ruolo importante. 
Altretanto le brusche variazioni di C_P e C_A in condizioni critiche 
rispetto al passaggio da flusso laminare a turbolento.
 
Nel caso di assenza di rotazione, manca la "regolarità" dell'effetto 
Magnus. Ma resta una portanza legata all' andamento della vorticità 
attorno al pallone. La caoticità del flusso turbolento con conseguente 
distacco delle scie in punti diversi rendono difficile modellare in modo 
prevedibile questo caso. Peraltro, la stessa fenomenologia ci mostra che 
siamo nel caso di difficile riproducibilità. Il che non vuo dire che non 
sappiamo nulla dei principi fisici sottostanti. Siamo solo in una 
situazione in cui li potere predittivo quantitativo è basso. Ma non è 
nulla di diverso dalla ben nota difficoltà di avere modelli atmosferici 
affidabili sui lunghi periodi.
 
Giorgio

Luis ha scritto:
 > ottimo, grazie per il supporto.
 > ...
Non sono intervenuto in questo lunghissimo thread, e se ho deciso di
scrivere qualcosa è solo perché c'è un aspetto che mi pare abbiate
totalmente trascurato.
 
Si tratta di questo. Tutti gli interventi si sono concentrati sulla
possibilità di dare una spiegazione teorica di "fatti sperimentali":
rotazione, non rotazione, magnus, distacco, ecc. ecc.
Nessuno che abbia fatto caso all'assoluta carenza di *dati*.
Quei filmati a mio parere sono del tutto insufficienti per basarci
qualsiasi ragionamento fisico.
Si potrebbe forse analizzarli fotogramma per fotogramma, compiere
delle misure... In qualche caso ci sono riprese dello stesso tiro da
due o più punti di vista: da questi si potrebbe ricostruire la
traiettoria in 3D.
 
Dico questo perché così come sono io guardando non ci capisco niente
ed è del tutto inutile che mi metta a scrivere quello che *mi sembra*
di vedere.
Quindi se volete farci sopra fisica e non chiacchiere dovreste fare
questo lavoro o trovare se è già stato fatto.
-- 
Elio Fabri

 questo lavoro o trovare se è già stato fatto.
 
 
Io ho smesso di riscoprire l'acqua calda da molti anni :-)
I dati sperimentali esistono e quello che ho riportato sono analisi 
pubblicate in letteratura, basate su dati ed anche esperimenti "ad hoc", 
non su mie elaborazioni personali.
 
L'esistenza di un regime di effetti controllati dalle rotazioni e altri 
più caotici in cui la rotazione è praticamente assente è un fatto su cui 
esistono articoli scientifici ed esperimenti. La difficoltà nel 
sintetizzarne le conclusioni è duplice: da un lato l'argomento è ancora 
sotto studio. Dall'altro proprio il caso senza rotazione è quello che 
meno si presta a modellizzazioni semplici o a ricette semplici su come 
ottere un certo risultato.
 
Concordo sul fatto che non ci si può basare su filmati spesso di cattiva 
qualità su youtube per capire la fenomenologia e men che meno ottenere 
dei dati quantitativi. Tuttavia l'osservazione qualitativa di Luis è 
sensata e confermata in lavori scientifici. Peraltro, certe osservazioni 
(
p.es
. sugli effetti senza rotazione nella pallavolo riportati 
dall'articolo linkato da Massimo 456b) sono osservazioni empiriche 
fattibili facilmente da chiunque abbia giocato a pallavolo (incluso il 
sottoscritto che non è mai stato molto bravo ma ci si è applicato con 
costanza durante il terzo anno universitario nei lunghi pomeriggi in cui 
nel cortile dell'allora Istituto di Fisica Teorica si passava il tempo 
in attesa dell'arrivo, sistematicamente in ritardo di un'ora o più, del 
docente di Istituzioni di Fisica Teorica :-) )
 
Giorgio

 che abbiamo
 
Per il quantitativo, gli ingredienti sono noti: Navier_Stokes, un 
supercomputer con molto tempo di calcolo e una buona conoscenza della 
fluidodinamica a livello avanzato. Con meno di questo, niente.
 
Giorgio

 
 
 
Quello che scrivi (ti quoto di nuovo)
 
 >
 > certo, quindi l'effetto magnus non spiega tutti i casi,
 > quindi non è una regola generale
 >
 
non è una conseguenza di quello che ho scritto. Magari mi sono spiegato 
male, adesso ci riprovo.
 
Per mostrare che l'effetto Magnus "non è una regola generale" dovresti 
mostrare un caso in cui, per lo stesso pallone, una volta il pallone 
ruota su sé stesso e curva e una volta ruota su sé stesso e non 
curva.Invece mi pare che la curvatura della traiettoria di un pallone 
che ruota su sé stesso sia un fenomeno _sperimentalmente riproducibile_ 
e anche _teoricamente calcolabile_; vedi l'insieme dei messaggi di 
Giorgio Pastore, il quale se ho capito male può correggermi.
 
Questo articolo mi pare piuttosto completo: 
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/87576
 (liberamente scaricabile).
 
Se mostri palloni che *non* ruotano ma curvano, questo non dà 
informazioni decisive sull'importanza dell'effetto Magnus: dice solo che 
ci sono anche altri effetti.
 
Per quanto riguarda le tue osservazioni sui tiri col San Siro, che hai 
fatto a me e a Giorgio, metto in dubbio il fatto che mettano in dubbio 
l'importanza dell'effetto Magnus ;-) Prima fai vedere i dati, e poi se 
ne discute. Magari scopriamo che si inserisce bene nei calcoli 
dell'articolo che ho linkato sopra.

 
https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/87576
 (liberamente scaricabile).
 
Mi sembra un'ottimo compendio di quanto noto sull'argomento.
 
Giorgio

 che da solo non basta a spiegare il fenomeno.
 
Questa affermazione, come ho argomentato prima, è falsa. Quello che 
stiamo appurando è che Magnus spiega solo alcuni casi del fenomeno, e in 
tali casi pare *maggioritario*.
 

 -f = curva del pallone proiettata nel piano xy
 
Non funziona così neanche dal punto di vista strettamente logico.
Qui la condizione c non è l'unica ma decinisce un caso paerticolare di 
una condizione più generale.
 
Ne nostro caso, la portanza che permette la curvatura "a effetto" può 
avere cause diverse. Ma se il pallone ruota sicuramente l'effetto magnu 
è presente. E' solo il caso di pallone non-rotante che non è riportabile 
allo stesso effetto. Ma tutto questo è ben noto in aerodinamica: un'ala 
ha portanza anche se non ruota :-) Il caso del pallone è più complesso 
perché manca anche l'evidente asimmetria del profilo alare. Tuttavia 
quello che deve essere simmetrico (e quato è la vera causa dell' 
effetto) è il flusso d'aria attorno al pallone. Quale che ne sia la causa.
 
Siccome l'effetto Magnus è uno dei modi per creare questo flusso 
asimmetrico, non possiamo dire che non è una causa del fenomeno nel caso 
particolare in cui il pallone ruoti.
 
Giorgio

 perché manca anche l'evidente asimmetria del profilo alare. Tuttavia 
 
il pallone non si deforma? se viene calciato non esattamente sulla 
direttiva che passa per il centro, esso asumerà una forma asimmetrica, 
continuando a deformarsi come una molla durante tutta la propria 
traiettoria.
 
certo non come in una partita di holly e benji (o come si chiamava il 
cartone animato), ma sicuramente in maniera sensibile.
 
sbaglio?


 è presente.
 
 
Probabilmente è
 
"il pallone ruota" più un'altra condizione, che _potrebbe_ essere "e la 
sua superficie è sufficientemente scabra".

 cartone animato), ma sicuramente in maniera sensibile.
Appunto, in H&B le deformazioni, oltre che esagerate, apparivano 
costanti per tempi lunghi. Ma questo è semplicemente impossibile con le 
tipiche elasticità di un pallone gonfio.
 
Giorgio

 
 
 
Devi anche dimostrare
 
pallone ruota -> l'effetto Magnus è presente
 
Vedi abstract dell'articolo da me linkato in un messaggio precedente: 
"The Magnus effect responsible for the anomalous curvature of spinning 
balls is seen to depend critically on the surface roughness of the ball"
 
Mi pare che con questo la logica sia accettabile.

cui pur potendo giocare un ruolo, non è ovvio quale
 
D'accordo, la frequenza e' alta e lo smorzamento rapidissimo, ma anche
la velocita' del pallone lo e'. Uno spostamento anche rapido del
baricentro puo' avere un influsso non trascurabile sulla trajettoria.
IMHO quello in oggetto e' un effetto qualitativamente simile a quello
dei palloncini di gomma, che hanno trajettorie tanto piu' bizzarre e
sghembe quanto piu' violentemente vengono colpiti. In termini
quantitativi molto diversi, naturalmente. Ciao

 
 
https://www.youtube.com/watch?v=opf-gpqq334
 
 
e forse con un po' di pazienza si trovano video migliori.