La bola curva en el béisbol

 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.

Fuente: http://www.popularmechanics.com/outdoors/sports/1283161.html

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.

Fuente: http://www.faqs.org/sports-science/A-Ba-and-timeline/Baseball-Curve-Ball.html

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.