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Lo spin negli sport di palla

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In tutti gli sport dove intervenga una palla, grande o piccola - calcio, tennis, golf, pallavolo - un ruolo di grande importanza è giocato dal cosiddetto spin, termine inglese che si associa alla rotazione del corpo attorno a uno dei propri assi. In fisica, si applica in particolare all'elettrone e alle altre particelle elementari. Grazie allo spin è possibile far compiere alla palla traiettorie incurvate o produrre rimbalzi molto irregolari. Nel calcio, colpendo il pallone "di taglio" (ossia un po' sotto e di lato, si veda la foto), è possibile fargli aggirare la barriera di giocatori schierata davanti alla porta.

 

Spin Palla Frova

 

 

Nel tennis, imprimendo alla palla una rotazione in avanti (topspin), si può farla rimbalzare più veloce e radente al suolo; con una rotazione all'indietro (backspin), si può far sì che una palla smorzata (drop shot) rimbalzi indietro, in casi estremi addirittura nella metà campo da cui proviene; con una rotazione laterale si può curvare la traiettoria in modo che la palla rientri in campo quando in partenza appare diretta fuori. Nel golf, infine, si può farle aggirare alberi o ostacoli posti tra il punto di lancio e la zona della buca (green). I casi in cui lo spin può produrre effetti sorprendenti sono molti, basti pensare al ping-pong, al biliardo, al bowling.

 

Analizziamo qual è l'effetto fisico che consente a una sfera con spin di alterare il proprio cammino rettilineo o di rimbalzare in maniera difforme da quella di una semplice riflessione elastica su una superficie solida. Si tratta dell'effetto Magnus, dal nome dello studioso tedesco che lo descrisse nell'Ottocento. Un corpo in rotazione in un fluido - nel nostro caso l'aria - trascina con sé lo strato di fluido a contatto con esso: attorno al corpo rotante si forma un "guscio" di fluido rotante. Questo moto si va a comporre con quello rettilineo dell'aria dovuto alla traslazione. Allora, se il verso di rotazione del corpo è del tipo top, ossia in avanti, la velocità del fluido rispetto al corpo aumenta sopra di esso, diminuendo invece sul lato opposto. Nel caso di backspin si ha il viceversa.

 

In base al celebre teorema di Bernoulli, la pressione esercitata dall'aria sul corpo è tanto più bassa quanto più alta è la sua velocità di scorrimento. Nel caso di topspin la sfera quindi tende a essere sospinta verso il basso, andando incontro a un rimbalzo più veloce e radente al suolo. Il contrario avviene per il backspin, dove si ha invece un maggior sostentamento in volo (lo stesso effetto, grazie alla diversità di forma sopra e sotto l'ala, dà luogo alla "portanza" nell'aereo). Nella figura è mostrato il caso di un pallone calciato con spin laterale, come nella foto soprastante, ossia rotazione (qui antioraria) sull'asse perpendicolare al suolo. Esso viene avviato in direzione diversa da quella dell'obiettivo, ma lo raggiunge descrivendo una curva che aggira la barriera di giocatori.

 

Spin Palla Frova 2

 

La traiettoria piega a sinistra

 

Per una miglior efficacia del processo, è conveniente che la sfera non sia troppo liscia, ma abbia una struttura superficiale che le consenta di trascinare con sé più aria possibile. Nel tennis a ciò provvede un rivestimento di soffice tessuto, nel golf una superficie bucherellata, nelle palle di dimensioni maggiori la rugosità naturale del materiale è sufficiente. Nel ping-pong, infine, l'effetto è facilitato dalla leggerezza della pallina (a differenza di quella da golf).

 

Credits immagine: foto di Jim De Ramos da Pexels

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Andrea Frova

Andrea Frova, nato a Venezia, già Ordinario di Fisica Generale alla Sapienza, ha fatto ricerca nel campo della luce e delle proprietà ottiche dei semiconduttori. È autore di molte pubblicazioni scientifiche nelle maggiori riviste internazionali. Ha anche scritto testi di divulgazione, saggi musicologici e libri di narrativa. Ha vinto il "Premio Galileo per la divulgazione scientifica" nel 2008 con Se l'uomo avesse le ali (Rizzoli-BUR), e il "Premio Città di Como" con il saggio storico-scientifico Newton & Co. - Geni bastardi (Carocci 2015). Il suo ultimo libro è Luce, una storia da Pitagora a oggi (Carocci 2017).

copertina   luglio-agosto 2019

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