"Modelo teórico torna mais claro por que razão a bola ganha uma velocidade superior à do pé do futebolista que a bate.
Armando Vieira nem gosta de futebol. Vê um jogo ou outro da selecção portuguesa ou brasileira, e é quase tudo. Um dia, a jogar à bola com o filho, de seis anos na altura, reparou numa coisa. "A bola, por estar mais vazia, não ganhava tanta velocidade. Questionei-me porquê", conta, dois anos depois, o físico do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP).
Em resultado desta pergunta algo ingénua, acabou por construir um modelo teórico sobre a física do pontapé na bola de futebol e descobrir algo que até aí tinha passado despercebido.
"Percebi que a pressão da bola afectava a sua velocidade", observa. "E comecei a tentar fazer um modelo físico que descrevesse o processo do pontapé na bola." A ideia era fazer um modelo que explicasse a relação entre a massa, a pressão e a velocidade da bola.
Mas o problema que pensava resolver depressa revelou-se um osso duro de roer, porque o investigador começou por se deparar com algo contra-intuitivo. "Levei vários meses de reflexão até perceber a relação de todas as variáveis do problema. Inquietou-me o facto de a bola sair com uma velocidade superior à velocidade do pé."
Mas se a física clássica da colisão dos corpos (os físicos referem-se assim a um objecto qualquer) até consegue explicar por que razão a velocidade da bola excede quase sempre a velocidade do pé do futebolista, o mesmo não acontece para o que, mais tarde, Armando Vieira descobriu acontecer durante as fracções de segundo do pontapé.
"No meu modelo descobri uma subtileza. Contrariamente ao que é estabelecido nalguns livros de física, o pontapé numa bola não se pode explicar como um simples processo de colisão entre dois corpos.
Se um chuto na bola fosse uma colisão normal entre dois corpos, a partir do instante em que o pé bate na bola e a deforma ela descomprimiria, para sair disparada pelo ar. Mas não é isso que ocorre.
Durante o contacto da ponta da sapatilha com a bola - que demora apenas uns 15 milissegundos -, começa por se dar a deformação da bola junto ao pé, enquanto o seu lado contrario quase não se desloca. A novidade está no que acontece numa segunda fase: em vez de descomprimir logo, a bola mantém-se deformada algum tempo. É certo que apenas por quatro a cinco milissegundos, mas o suficiente para ganhar mais velocidade.
Armando Vieira chama a isso efeito de arrastamento da deformação, que a física tradicional das colisões dos corpos não consegue explicar. Numa colisão típica (de uma raquete numa bola de ténis ou de um taco numa bola de golfe), não há esse arrastamento.
Na literatura científica consultada, não encontrou nada que descrevesse o efeito de arrastamento no pontapé na bola de futebol. Tem havido estudos sobre o pontapé, mas centraram-se mais na trajectória e rotação da própria bola. É o caso do efeito de Magnus (o apelido de um físico alemão, do século XIX), bastante estudado.
Para ocorrer o efeito de Magnus, a bola tem de ir a rodar, e o resultado é que sofre um desvio brusco, como se caísse a pique, em vez de continuar quase em linha recta ("requer uma enorme precisão do jogador, em termos de afinar a velocidade, o ângulo e a rotação dabola,por isso não é qualquer um que faz daqueles golos directos").
Por fim, há uma terceira fase do pontapé. "Depois do arrastamento, há a descompressão e é isso que dá uma velocidade extra à bola", refere. Com este modelo, fica também mais claro por que a velocidade da bola é superior à do pé.
Mas para haver o efeito de arrastamento é necessário imprimir à bola uma força extra. "E a minha hipótese é que essa força só pode vir de músculos que entram em actividade apenas quando estão sob tensão. Se não se invocar esta acção muscular extra, não se consegue explicar o arrastamento."
Vídeos estão na Internet - Tudo está explicado na edição de Maio da revista norte-americana The Physics Teacher, para professores de Física do ensino secundário e universitário.
Armando Vieira suspeitava de que o modelo não andaria longe da realidade. Mas para ter a certeza, e porque decidiu fazer outro artigo mais completo, precisava de uma confirmação empírica do modelo.
Teria de filmar alguém a dar um pontapé, com uma câmara de vídeo ultra-rápida.
Conseguiu que uma empresa portuguesa lhe emprestasse uma câmara capaz de fazer 1000 imagens por segundo (o normal numa câmara de vídeo é 30 imagens por segundo), câmara essa já usada para filmar Francis Obikwelu, para que o corredor melhore os tempos de arranque.
Nos vídeos, vê-se a deformação substancial da bola e o efeito de arrastamento.
Podem ser vistos na página na Internet do ISEP (http: //www. defi.isep.ipp.pt/ -kickoff).
Falta saber se o fenómeno descoberto pelo físico português ficará conhecido por "efeito Vieira". "Não apresento este trabalho como uma grande descoberta científica, mas mais como uma curiosidade", diz. Mas para já, e as palavras são suas, deu um pontapé nalgumas ideias erradas sobre o futebol.
Estudar em laboratório desportos rápidos - Saber o que acontece exactamente num pontapé na bola de futebol pode traduzir-se em algo mais do que simples curiosidade intelectual. O novo efeito que Armando Vieira detectou durante o contacto do pé com a bola pode ser usado para melhorar o desempenho dos jogadores. A ideia dele é mesmo criar um laboratório de altas velocidades para estudar e construir modelos físicos sobre desportos rápidos, como o ténis ou a natação, e fazer consultoria.
"O desporto é cada vez mais científico. Cada centésimo de segundo conta, cada erro milimétrico pode significar a diferença entre a vitoria e a derrota. O estudo científico destes processos é, por isso, muito importante para o treino dos atletas", diz o tísico.
Pode por exemplo tirar-se proveito do efeito de arrastamento da deformação da bola, identificado por Vieira. O design das sapatilhas e da própria bola pode tornar o tempo de arrastamento mais longo, para aumentar a velocidade da bola e melhorar a sua direcção e os remates.
Para o tísico, esta contribuição científica até só é um aperitivo. "O prato principal está para ser servido, que é estudar o futebol como dinâmica colectiva." Usando parâmetros como a taxa de recuperação da bola pelos jogadores, a velocidade de arranque ou a resistência física, pode construir-se um modelo computacional para duas equipas que se defrontem em campo "e simular no computador o tipo de estratégia mais correcta durante um jogo para uma dada equipa."
Como admirador de José Mourinho e da sua abordagem quase-científica ao futebol, Armando Vieira espera que o treinador do Chelsea possa interessar-se por este tipo de conhecimentos. "Teria todo o gosto em colaborar com ele, para que seja ainda mais excelente."
Instituto Superior de Engenharia do Porto