La bola curva en el béisbol (*)
El
objetivo en esta ocasión es desarrollar una explicación científica
de la razón por la cual la bola curva de las pelotas de béisbol se
mueven de la manera en que lo hacen. Encontraremos cuál es la razón
por la que se trata de un lanzamiento que viaja relativamente lento,
si se le compara con otros recursos de los pitchers modernos. En
particular, la bola recta es lanzada a cerca de 90 millas por hora, y
de acuerdo a quienes hacen mediciones en los juegos de béisbol, uno
de sus máximos exponentes de las bolas rápidas, llamado Richard
Gossage, la lanzaba dentro de un rango de 98 a 102 millas por hora y
era casi el único lanzamiento que utilizaba.
Para
nuestra explicación de la bola curva nos basaremos en los
experimentos desarrollados por Lyman Briggs, que fueron publicados en
la revista científica American Journal of Physics en 1959, hace
cincuenta años.
Una
explicación más elemental, con dibujos muy buenos y con la
discusión sencilla de varios tipos de lanzamientos, puede
encontrarse en un artículo intitulado “The Mechanics of a Breaking
Pitch”, de Jim Kaat, publicado en abril de 1997 en la revista
Mecánica Popular.
Se
acredita la invención de la bola curva en el béisbol al pitcher
estadounidense William Arthur Cummings, quien vivió desde 1848 hasta
1924. Este beisbolista jugaba para los Estrellas de Brooklyn y existe
al menos un registro en el sentido de que usaba el lanzamiento de la
bola curva en 1869.
En el
sitio de la “Society for American BaseBall Research” (Sociedad
Estadounidense de Investigación sobre Béisbol), existe un artículo
escrito por Joseph McElroy Mann, en el cual relata diversas
experiencias y sentimientos generados por el uso de la bola curva en
los lanzamientos. Entre ellos la sensación de frustración de los
primeros bateadores que se enfrentaron a ella, así como las críticas
porque algunos consideraban indigno y tramposo el uso de la curva.
Fuente:
http://www.sabr.org/
Existe un
registro en el sentido de que la primera demostración pública de la
bola curva se realizó el 16 de agosto de 1870, a cargo del pitcher
de ligas mayores Fred Godsmith, quien vivió de 1856 a 1939.
En los
tiempos modernos, se considera que la mejor curva ha sido la de Steve
Carlton, jugador que lanzó hasta la edad de 45 años.
La razón
de la desviación de la pelota de béisbol cuando gira se basa en un
fenómeno conocido como efecto Magnus, porque fue estudiado
por el alemán Gustav Magnus y publicado en las Memorias de la Real
Academia de Berlín en 1852. Él estudió un cilindro con su eje
orientado verticalmente y girando a 1,000 revoluciones. Su interés
era estudiar la trayectoria de las nuevas balas de cañón.
Las balas
de cañón de forma alargada y terminación en punta ya habían
sustituido a las balas redondas porque tenían la ventaja de que al
hacerlas girar mantenían una trayectoria más estable. Éste es un
resultado que ofrece la física teórica.
Cuando un
objeto giro adquieren un momento angular, una cantidad física que
tiende a conservarse bajo ciertas condiciones bastante generales y
muy bien especificadas. Sin embargo, en su interacción con el aire,
las balas se desviaban hacia su izquierda cuando giran en torno a su
eje y contra las manecillas del reloj (medido desde la referencia de
quienes operan el cañón).
Magnus
logró explicar que la distribución de la presión alrededor del
cilindro se modifica cuando gira, dando lugar a que sea menor en uno
de los lados. La consecuencia es la aparición de una fuerza que
desvía al proyectil de su trayectoria original.
En 1877,
el inglés John William Strutt, mejor conocido como Lord Rayleigh,
escribió un estudio sobre el vuelo irregular de la pelota de tenis.
Además de tener una gran preparación en la física matemática, era
aficionado a analizar problemas curiosos, como fue: “Los insectos y
el color de las flores”, “El vuelo de los pájaros”, “La
navegación del albatros” y “El problema de la galería que
susurra”. También ganó el Premio Nobel en 1904 por haber
descubierto el gas Argón en 1895.
La mejor
forma de entender por qué se curva la pelota de béisbol es observar
una fotografía tomada por un físico de apellido Brown, quien
utilizó un túnel de viento que lanza líneas de humo para saber
cómo se deforma el paso del viento en torno a obstáculos. Por
ejemplo, así se ha estudiado la dinámica más apropiada para los
automóviles y los aviones.
Brown,
quien trabajaba para la Universidad de Notre Dame en Indiana, colocó
en el túnel de viento una pelota girando a mil revoluciones por
minuto y logró fotografiarla junto con las líneas de humo
deformándose alrededor.
La
fotografía de Brown demuestra que una pelota lanzada por el pitcher
hacia el plato, girando en torno a un eje vertical, produce detrás
de ella una turbulencia que altera el paso del aire en torno suyo.
Si se
coloca una cámara en el techo del estadio de los Diamond Backs,
tomando desde arriba la pelota que va de la loma de pitcheo hacia el
plato, y la pelota gira contra las manecillas del reloj (vista por la
cámara), la turbulencia está detrás pero inclinada hacia la
posición de la tercera base.
Así, el
paso del aire por el lado de la tercera base es más lento y más
rápido por el lado contrario, haciendo que la pelota se desvíe
hasta 43 centímetros respecto de
su trayectoria original. Por ejemplo, el pitcher puede lanzar la
pelota directo hacia el cuerpo del bateador para que la desviación
haga que pase por encima del plato para cubrir con uno de los
requisitos para que sea considerada en la zona de strike.
Lyman
Briggs, en su artículo de 1959 en el American Journal of Physics,
reporta que puso a girar una pelota de béisbol que caía desde una
altura de 1.83 metros, dentro de un túnel de viento. Hizo girar la
pelota desde 1,200 hasta 1,800 revoluciones por minuto.
Así
lograba que la pelota estuviera en el aire durante 0.6 segundos,
mientras que el tiempo de vuelo de la pelota desde el pitcher hasta
el plato es ligeramente superior a 0.4 segundos.
También
escogió ese rango de giros por minuto porque en esos años ya estaba
demostrado que son las velocidades de rotación que logran imprimir
los pitchers a la pelota de béisbol.
Lyman
Briggs logró comprobar que la desviación lateral de la pelota es
proporcional a la velocidad de rotación y al cuadrado de la
velocidad con que viaja desde la loma de pitcheo hacia el plato.
Ingenuamente
podemos pensar que entonces es necesario lanzar la pelota más rápido
para que se desvíe más, pero entonces sucede que llega más pronto
y el tiempo disponible para desviarla disminuye.
Lyman
Briggs encontró que al considerar los 18.4 metros que viaja la
pelota, hacer crecer la velocidad del lanzamiento no ayuda, en
cambio, logró demostrar que la combinación óptima está en hacerla
girar a 1,800 revoluciones por minuto, con una velocidad de 68.2
millas por hora.
En este
caso, la desviación lateral alcanzada es de 44 centímetros y medio.
Lyman
Briggs demostró también que las costuras de la pelota juegan un
papel muy importante, pues sucede que cuando se hacen los
experimentos con pelotas lisas, el efecto Magnus produce una
desviación al revés. En general, basta que la pelota sea rugosa,
pues en el caso del tenis ocurre lo mismo que en el beisbol.
Según
Lyman Briggs, este efecto Magnus al revés en pelotas lisas ya había
sido reportado en 1928 por un investigador de apellido Maccoll, y
también en 1949 por otro físico de apellido Davies.
En cambio,
cuando experimentó con pelotas lisas de baquelita, uno de los
primeros plásticos que se usaron a principios del siglo XX, encontró
que la dirección del efecto Magnus se intercambia, haciendo que sea
como las pelotas de béisbol en unas ocasiones y como las pelotas
lisas en otras.
(*) Este material fue presentado en el programa de radio Vox Populi de la Ciencia en el año 2009, cuando aún no desarrollaba este blog. Se recupera ahora porque sigue siendo de interés para los aficionados al juego de béisbol.
