Tech

De wetenschap achter de afzwaaiende bal

Het zogenaamde ‘afzwaaien’ van de bal is, iedere keer wanneer er een EK of WK is, weer het onderwerp van menig verhitte discussie. Wat centraal staat bij deze discussie is hoe een bal zich gedraagt wanneer deze de schoen van een voetballer verlaat en door de lucht heen vliegt. Er zijn verschillende beroemde voorbeelden te noemen waarbij er dankbaar gebruik gemaakt wordt van het effect dat aan de bal gegeven kan worden. De uitspraak ‘Bend it like Beckham’ komt er bijvoorbeeld vandaan, maar ook de fantastische goal die Roberto Carlos maakte uit een vrije trap in de wedstrijd tegen Frankrijk in 1997 is deels te danken aan het Magnus-effect.

De Duitse fysicus, Heinrich Gustav Magnus, die het effect beschreef had het eigenlijk fout en dacht dat het afzwaaien van de bal veroorzaakt werd door de wrijving die er ontstaat tussen de oppervlakte van de bal en de lucht waar deze doorheen klieft. Er is wel degelijk sprake van wrijving tussen de bal en de lucht, maar de kracht die daarbij vrij komt is niet sterk genoeg om een bal zo ver uit zijn baan te trekken dat je om een muur van vijf man heen kan trappen. Sterker nog, de richting van het Magnus-effect is omkeerbaar. En dit is een belangrijk wapen om achter de hand te houden in een discussie over de juiste wedstrijdbal.

Videos by VICE

Het Magnus-effect komt voort uit de vervorming van de luchtstroom die veroorzaakt wordt doordat de bal snel rond zijn eigen as draait. Het effect wordt exponentieel versterkt op het moment dat de curve van de bal groter wordt. In de laatste meters die de bal aflegt zwenkt hij daardoor het sterkste af. Dit komt doordat de lucht rond de bal als het ware aan één kant vast blijft kleven. Als de zwaartekracht niet zou ingrijpen, zou de bal in een spiraal belanden. In het filmpje hieronder is te zien hoe David Beckham scoort tegen Griekenland in 2011 en Engeland daardoor verzekerde van een plaats in de finale. Het lijkt er op dat de bal op het laatste moment in de lucht een zetje krijgt, maar het ligt dus aan het effect.

Hetzelfde gebeurt bij vliegtuigvleugels: bij de onderkant van een vliegtuigvleugel hoeft de lucht een minder lange baan af te leggen dan de bovenkant. Hierdoor wordt de vleugel omhoog geduwd. Dit effect, waarbij de bal door draaiing van richting veranderd, wordt ook wel de wet van Bernoulli genoemd. De bal wordt daardoor dezelfde kant op geduwd als de draairichting. Hieronder kun je in een filmpje zien hoe de wet in zijn werking gaat.

Wanneer een bal helemaal glad is, keert het Magnus-effect juist om, en dat schiet waarschijnlijk in het verkeerde keelgat van menig fervent voetbalfan. Dat is natuurlijk niet helemaal de bedoeling. John Bush, een professor van toegepaste wiskunde bij MIT, zei dat “wanneer de bal perfect glad is, deze de verkeerde kant op buigt.” Om die reden werd de Jabulani bal van het WK in 2010 dan ook vaak terecht beschreven als een afzwaaiende bal, omdat deze behoorlijk glad was en eigenlijk té perfect rond.

De WK-bal die op dit moment gebruikt wordt in Brazilië, de Brazuca, is daarentegen een stuk groffer doordat de naden bijvoorbeeld meer uitsteken dan bij de voorganger waarbij de naden intern zaten. Misschien is dat dan ook de reden dat Jermaine Jones zo strak de bal in het net kon schieten zonder dat de bal ontzettend hard lijkt rond te draaien (daarmee wil ik overigens geen afbreuk doen aan de fantastische goal).

Volgens Bush staan mensen over het algemeen niet stil bij het feit dat het Magnus effect andersom werkt wanneer de bal glad is. “Dezelfde trapbeweging produceert niet een schot of een pass die buigt van rechts naar links, maar van links naar rechts.” Het hangt dus niet altijd af van de capaciteiten van de spelers of ze een afzwaaier maken, soms zijn ze het slachtoffer van een te perfecte bal. Dit WK gaat die vlieger echter niet op, maar dat is eigenlijk maar goed ook.