Cada cuatro años se celebra el Mundial de fútbol y cada edición los países anfitriones en conjunto con la marca deportiva Adidas se encargan de fabricar un nuevo balón para cada Copa del Mundo. Como era de esperarse este año en la Copa Mundial de la FIFA 2022 en Qatar los jugadores utilizarán un nuevo balón. Lo último que quieren los competidores es que la pieza más significativa del equipo en el torneo más importante se comporte de manera inesperada, por lo que se trabaja mucho para asegurar que cada nuevo balón de la Copa del Mundo resulte familiar a los jugadores.
Tomando en cuenta esto, un profesor de física de la Universidad de Lynchburg que estudia la física del deporte ha estudiado en cada edición los nuevos balones del Mundial de fútbol.
Entre los tiros a puerta, los tiros libres y los pases largos, muchos momentos importantes de un partido de fútbol ocurren cuando el balón está en el aire. Por lo tanto, una de las características más importantes de un balón de fútbol es cómo se desplaza por el aire.
Cuando un balón se desplaza por el aire, una fina capa de aire, en su mayor parte inmóvil, llamada capa límite, rodea una parte del balón. A bajas velocidades, esta capa límite sólo cubrirá la mitad delantera del balón antes de que el aire que fluye se desprenda de la superficie. En este caso, la estela de aire detrás del balón es algo regular y se denomina flujo laminar.
Sin embargo, cuando un balón se mueve rápidamente, la capa límite se extiende mucho más alrededor del balón. Cuando el flujo de aire acaba separándose de la superficie del balón, lo hace en una serie de remolinos caóticos. Este proceso se denomina flujo turbulento.
Al calcular la fuerza que el aire en movimiento ejerce sobre un objeto en movimiento (llamado arrastre) los físicos utilizan un término llamado coeficiente de arrastre. Para una velocidad determinada, cuanto más alto sea el coeficiente de resistencia, más resistencia sentirá un objeto.
Resulta que el coeficiente de resistencia de un balón de fútbol es aproximadamente 2,5 veces mayor en un flujo laminar que en un flujo turbulento. Aunque pueda parecer contradictorio, la rugosidad de la superficie de un balón retrasa la separación de la capa límite y mantiene el balón en el flujo turbulento durante más tiempo. Este hecho de la física (que las pelotas más rugosas sienten menos resistencia) es la razón por la que las pelotas de golf con hoyuelos vuelan mucho más lejos de lo que lo harían si las pelotas fueran lisas.
Cuando se trata de fabricar un buen balón de fútbol, la velocidad a la que el flujo de aire pasa de turbulento a laminar es fundamental. Esto se debe a que, cuando se produce esa transición, el balón empieza a ralentizarse drásticamente. Si el flujo laminar comienza a una velocidad demasiado alta, el balón empieza a ralentizarse mucho más rápido que un balón que mantiene el flujo turbulento durante más tiempo.
Desde 1970 Adidas ha suministrado balones para la Copa del Mundo. Hasta 2002, todos los balones se fabricaban con la emblemática construcción de 32 paneles. Los 20 paneles hexagonales y los 12 pentagonales eran tradicionalmente de cuero y estaban cosidos.
Fue hasta el 2006 cuando una nueva era comenzó con la Mundial de fútbol en Alemania. El balón de 2006, llamado Teamgesit, constaba de 14 paneles lisos y sintéticos unidos térmicamente en lugar de cosidos. El sellado más hermético y pegado evitaba que el agua entrara en el interior del balón en los días de lluvia y humedad.
Fabricar un balón con nuevos materiales, con nuevas técnicas y con un menor número de paneles, cambia la forma en que el balón vuela por el aire. En las tres últimas Copas del Mundo, Adidas ha intentado equilibrar el número de paneles, las propiedades de las costuras y la textura de la superficie para crear balones con la aerodinámica adecuada.
El balón Jabulani de ocho paneles de la Copa Mundial de Sudáfrica 2010 tenía paneles texturizados para compensar las costuras más cortas y un menor número de paneles. A pesar de los esfuerzos de Adidas, el Jabulani fue un balón controvertido, ya que muchos jugadores se quejaban de que se desaceleraba bruscamente.
El profesor de física y sus compañeros realizaron un análisis del balón en un túnel de viento, descubrieron que el Jabulani era demasiado liso en general y, por lo tanto, tenía un coeficiente de resistencia mayor que el balón Teamgesit de 2006.
Los balones de la Copa del Mundo de Brasil en 2014 (el Brazuca) y de Rusia en 2018 (el Telstar 18) tenían ambos seis paneles de forma extraña. Aunque tenían texturas superficiales ligeramente diferentes, en general tenían la misma rugosidad superficial general y, por tanto, propiedades aerodinámicas similares. En general, a los jugadores les gustó el Brazuca y el Telstar 18, pero algunos se quejaron de la tendencia del Telstar 18 a reventar con facilidad.
El Al Rihla está fabricado con tintas y colas a base de agua y contiene 20 paneles. Ocho de ellos son pequeños triángulos con lados más o menos iguales y 12 son más grandes y tienen la forma de un cono de helado.
En lugar de utilizar texturas en relieve para aumentar la rugosidad de la superficie, como en los balones anteriores, el Al Rihla está cubierto de hoyuelos que dan a su superficie una sensación relativamente suave en comparación con sus antecesores.
Para compensar la sensación de suavidad, las costuras del Al Rihla son más anchas y profundas, tal vez aprendiendo de los errores del Jabulani, demasiado suave, que tenía las costuras más cortas y superficiales de los balones recientes de la Copa del Mundo y que muchos jugadores consideraron lento en el aire.
Investigadores japoneses probaron los cuatro balones más recientes de la Copa del Mundo en un túnel de viento en la Universidad de Tsukuba.
Cuando el flujo de aire pasa de ser turbulento a laminar, el coeficiente de resistencia aumenta rápidamente. Cuando esto le ocurre a un balón en vuelo, éste experimenta de repente un fuerte aumento de la resistencia y se ralentiza bruscamente.
La mayoría de los balones de la Copa del Mundo que probaron hicieron esa transición a aproximadamente 36 mph (58 kph). Como era de esperar, el Jubalani es la excepción, con una velocidad de transición de alrededor de 51 mph (82 kph). Teniendo en cuenta que la mayoría de los tiros libres comienzan viajando a más de 60 mph (97 kph), tiene sentido que los jugadores sientan que el Jabulani es lento y difícil de predecir. El Al Rihla tiene unas características aerodinámicas muy similares a sus dos predecesores y, en todo caso, puede que incluso se mueva un poco más rápido a bajas velocidades.
Cada balón nuevo recibe quejas de alguien, pero la ciencia demuestra que el Al Rihla debería resultar familiar a los jugadores de la Copa Mundial de este año.