Los futbolistas se comportan como las partículas de un fluido

Los futbolistas se mueven a través del campo de juego de la misma manera que las partículas se mueven en un caótico flujo de líquido, ha descubierto un estudio.

La mecánica de fluidos es la rama de la física que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos),  así como las fuerzas que lo provocan. En la dinámica de fluidos existe la categoría de flujo turbulento, que refleja la tendencia de la naturaleza hacia la turbulencia.

Este flujo se caracteriza por trayectorias erráticas parecidas a remolinos. El flujo del agua de río o el movimiento del aire sobre la superficie de la tierra son ejemplos típicos de flujos turbulentos.

Wouter Bos, de la École Centrale de Lyon en Francia y sus colegas, estudiaron el movimiento del fluido turbulento y descubrieron que es análogo al movimiento de los futbolistas durante un partido.

El equipo observó cómo las partículas del fluido se comportaban en medio de las corrientes turbulentas. A primera vista, parece que las partículas se mueven en línea recta, pero si se observa durante más tiempo, se aprecia que las partículas cambian de dirección sin seguir patrón alguno, de forma caótica.

Observaron que el comportamiento de las partículas en su fase caótica depende del marco en el que fluido se desenvuelve. Por ejemplo, si el fluido no tiene marcos de referencia, el promedio de cambio de rumbo de las partículas es del 90%, pero si el fluido está dentro de un espacio con forma rectangular, el viraje de las partículas puede llegar al 120%.

Con esta información, los científicos quisieron saber si este patrón físico se repetía en otros contextos y escogieron como modelo el movimiento de los jugadores en un campo de fútbol, para compararlo con los patrones de comportamiento de las partículas en el fluido turbulento.

Aunque un partido de fútbol  se desenvuelve en el espacio de dos dimensiones, como lo hace un fluido, la ubicación inicial de los futbolistas y sus movimientos no se deben al azar, sino a una estrategia, lo que constituye una gran diferencia entre ambos escenarios.

Sorprendente similitud

La similitud entre ambos modelos es básicamente geométrica, pero sorprendentemente, a pesar de las diferencias, el comportamiento de partículas en un fluido y de los jugadores en el campo resulta sorprendente, destaca Newscientist.

Lo que observaron es que, aunque los jugadores mostraron movimientos diferentes a lo largo del partido, la tendencia que muestran es cambiar de dirección en un ángulo de 120º, de la misma forma que lo hacen las partículas de un fluido turbulento cuando está enmarcado en un espacio rectangular, como lo es el campo de fútbol.

Los investigadores señalan que esa tendencia de los futbolistas a girar 120º en sus movimientos se debe a las propiedades geométricas del entorno, al igual que ocurre con el fluido turbulento.

El hecho de estar confinado en un rectángulo es el factor dominante que provoca el movimiento de los jugadores, por encima de otros factores, lo que significa que el patrón de comportamiento se repite tanto entre partículas de un fluido como en seres humanos que fluyen en un espacio rectangular con el propósito de hacerse con la pelota y marcar un gol.

Además de la curiosidad, la investigación puede tener aplicaciones interesantes, destacan los investigadores, ya que la turbulencia afecta a todos los desarrollos industriales. Siempre que algo se mueve, hay energía que se pierde debido a la turbulencia.

Por este motivo consideran que su investigación puede ayudar a comprender mejor los sistemas turbulentos, que en gran parte son todavía desconocidos.

Referencia

Directional change of fluid particles in two-dimensional turbulence and of football players. Phys. Rev. Fluids 2, 064604 – Published 9 June 2017. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.2.064604