¿Con qué fuerza promedio patea el balón un jugador de fútbol?

El sólido sonido del pie golpeando una pelota de fútbol indica que el balón esta siendo enviado con una fuerza considerable. Las leyes de movimiento de Sir Isaac Newton te permiten determinar con razonable precisión cuanta fuerza es entregada en el momento del impacto.

El balón

Un balón reglamentario de fútbol pesa alrededor de 1 libra (0,45 kilogramos). Las reglas de juego promulgadas por la FIFA, el organismo regulador internacional, especifican que el balón pesa en 14 y 16 oz. al inicio del partido. Esto se traduce en 0,45 Kg en el sistema métrico que es el utilizado normalmente para medir la fuerza de la patada en el fútbol. El balón es inflado con aire entre 8,5 y 15,6 libras por pulgada cuadrada (41,5 a 76,2 Kg por metro cuadrado) para que posea un forma esférica y rígida para poder ser pateada.

La Patada

El tiempo de contacto entre la bota del jugador y el balón es 0.05 segundos, según James Watkins, profesor de ciencias del deporte en la Universidad Swansea en el Reino Unido, autor de "Una introducción a la Biomecánica del Deporte y el Ejercicio". La velocidad del balón es de 30 metros por segundo, o 67 mph. La fuerza del balón puede calcularse utilizando la formula de impulso/momento de la segunda ley del movimiento enunciada por Newton, que dice que la fuerza equivale al peso del balón multiplicado por su velocidad y dividido por el tiempo de contacto con el pie.

Calculos

Por ejemplo, la fuerza de una patada que impulsa el balón a 30 metros por segundo es de 270 Newtons. Esto se debe a un balón que pesa 0,45 Kg multiplicado por 30 metros por segundo y dividido por 0,05 segundos. Para convertir los Newtons, que es una unidad métrica, en Kilogramos Fuerza, que es una unidad basada en la fuerza de gravedad actuando sobre una masa de 1 Kg, debes aplicar la formula que dice que 1 Kgf equivale a 9,81 Newtons. Esto arroja un resultado de 27,52 Kgf cuando un jugador promedio patea el balón. El cálculo de de 270 Newtons también puede ser convertido a 1200 libras fuerza, dividiendo cada Newton por 0,22481. Una libre fuerza, también llamada simplemente libra, también equivale a la fuerza gravitacional sobre una masa de una libra.

Promedios

En "Características Biomecánicas y Determinantes de la Patada con el Empeine en el Fútbol", Eleftherios Kellis, del departamento de Ciencias de la Universidad Aristotle en Grecia, compiló las velocidades de patadas tomadas en 27 estudios de investigación. Las velocidades se hallaban dentro de un rango de 14,9 metros por segundo en jóvenes de 10 a 17 años y hasta 30 metros por segundo en jugadores profesionales de fútbol, con muchos adultos amateurs pudiendo patear a 25 metros por segundo. Las libras fuerza pueden ser calculadas sabiendo que el peso del balón es constante en todos los estudios, y asumiendo que el contacto con el pie también es aproximadamente constante y vale 0.05 segundos. Entonces mientras los jugadores profesionales envían el balón a 30 metros por segundo y con 1200 libras de fuerza, un adulto promedio envía el balón a 25 metros por segundo con una patada de 1000 libras de fuerza, mientras que los jóvenes promedio solo alcanzan una velocidad de 14,9 metros por segundo lo que indican 600 libras de fuerza.