Si in randul inginerilor NASA se regasesc microbisti, astfel incat, in asteptarea Cupei Mondiale de Fotbal din Brazilia 2014, cercetatorii au testat designul aerodinamic al modelului de minge cu care se joaca meciurile din acest an.
Desi Agentia Spatiala Americana nu are atributii in designul si testarea mingilor de fotbal, campionatul ofera posibilitatea de a explica aspecte fundamentale de aerodinamica studentilor si persoanelor mai putin familiarizate cu acestea.
"Sportul ofera o oportunitate excelenta de a face cunostinta viitoarei generatii de cercetatori cu domeniul aerodinamicii aratandu-i ceva familiar", a explicat Rabi Mehta, seful ramurei de aerofizica experimentala din cadrul Centrului de Cercetare Ames al NASA din Moffett Field, California.
Aerodinamica este studiul modului in care aerul si lichidele, denumite colectiv "fluide" in cercetarea aerodinamica, curg in jurul obiectelor. Inginerii de la Ames, un lider mondial in domeniul cercetarii aerodinamice fundamentale, inteleg in profunzime modul in care fluidele curg in jurul unor forme tridimensionale simple cum ar fi cilindri si sfere. Plecand de la aceste date, inginerii pot prezice cum pana si cele mai mici modificari in aceste forme de baza pot schimba modelul fluxului.
Mingea utilizata in CM Brazlia 2014 a fost dezvoltata de Adidas si numita "mingea Brazuca". Potrivit producatorilor, "Brazuca" are culori vii si se inspira din pasiunea si trecutul Braziliei.
Despre balonul folosit in cupa mondiala anterioara care s-a desfasurat in 2010 in Africa de Sud, - mingea Jabulani - s-a spus de cateva ori ca ar fi avut miscari "supranaturale", fiind iubita de atacanti si urata de portari.
Nu e ceva nou in sport sa profiti de caracteristicile aerodinamice ale mingii pentru a obtine un avantaj. La baseball, diferenta dintre diferitele tipuri de lovituri este data de felul in care jucatorul manipuleaza rotatia mingii in functie de cusaturile de pe suprafata ei.
La o minge de fotbal nu exista cusaturi externe care sa tina invelisul de suprafata, insa balonul are multe cusaturi.
Pentru a evita imprevizibilitatea mingii Jabulani, Adidas a lucrat cu sute de jucatori pentru a dezvolta mingea Brazuca. Balonul a fost testat timp de doi ani si jumatate, de aproximativ 600 de fotbalisti. De asemenea, echipe mari ale lumii au testat-o - AC Milan, Bayern Munchen, Palmeiras etc.
O minge de fotbal obisnuita e formata din 32 de panouri, Jabulani are opt panouri iar Brazuca are doar sase.
Dr. Rabi Mehta si Christina Ngo testeaza mingea clasica cu 32 de panouri intr-un canal de apa. Tiparul fluxului este evidentiat cu vopsea flourescenta / Foto: NASA's Ames Research Center
In pofida numarului scazut de panouri, acestea sunt conectate prin cusaturi mai late, comparat cu mingile folosite anterior la CM. Totodata, cusaturile sunt mai adanci decat cele ale balonului Jabulani iar panourile sunt acoperite cu mici umflaturi. Toti acesti factori influenteaza caracterul aerodinamic al mingii.
Ceea ce pare ca fiind logic cand vine vorba de miscarea aerului in jurul unei sfere nu este, de fapt, adevarat, arata inginerii NASA. Fluxul de aer in jurul unei sfere nu este omogen. Asta se poate observa cel mai bine pe terenul de golf, unde o minge fina calatoreste pe distante mult mai scurte decat o minge bdisnuita, a carei suprafata prezinta adancituri. Alveolele de pe suprafata mingii agita aerul creand o zona cu presiune mult mai joasa in urma mingii si scazand rezistenta, prin urmare marind distanta de deplasare.
"In apropiere de suprafata mingii se formeaza un strat subtire de aer, numit strat de contur, iar starea si comportamentul acelui strat sunt critice pentru performanta mingii. Materialele folosite, rugozitatea suprafetei mingii si distributia sa ii determina caracteristicile aerodinamice", explica Rabi Mehta.
Mehta demonstreaza, in tunelul de vant din Laboratorul de Mecanica a Fluidelor din Ames, cum aerul se misca in jurul mingii Brazuca, eliberand un flux controlat de fum, evidentiat cu lumina laser pentru a putea fi observat mai bine. La viteze diferite se pot observa diferente in fluxul aerului in jurul mingii.
Mingea Brazuca, testata in tunelul de vant al Centrului de Cercetare Ames / Foto: NASA's Ames Research Center
"Cautam in modelele in fumul viteza la care acestea se schimba dintr-o data", explica cercetatorul NASA.
"Jucatorii ar trebui sa fie mai fericiti cu noua minge", arata Mehta adaugand ca "este mai stabila in zbor si se comporta mai multa ca o minge obisnuita cu 32 de panouri".
O minge obisnuita, cu 32 de panouri, testata in canalul de apa de la Centrul de Cercetare Ames. Vopseaua verde arata fluxul apei in jurul obiectului. Vopseaua roz a fost injectata separat, in spatele mingii, pentru a evidentia zona cu presiune scazuta / Foto NASA's Ames Research Center
