1. Las costuras de la pelota oficial de béisbol japonés son más bajas que una moneda de 1 yen
En el béisbol profesional japonés, la pelota oficial tiene especificaciones estrictas. El número de puntadas es 108, el ancho de la costura es de aproximadamente 0,8 centímetros y su altura es de unos 0,9 milímetros [1]. Estos 0,9 milímetros no son 9 milímetros; son más finos que el grosor de una moneda de 1 yen (aproximadamente 1,5 milímetros) y apenas se sienten al pasar el dedo. El peso de la pelota está establecido entre 141,7 y 148,8 gramos, y su circunferencia entre 22,9 y 23,5 centímetros [1]. Esto equivale a un diámetro de unos 7,4 centímetros. ¿Puede esta pequeña protuberancia cambiar el movimiento de la pelota? Primero, veamos la razón básica por la que una pelota se curva.
2. El efecto Magnus: la fuerza que empuja de lado a una pelota que gira
En los objetos que avanzan girando, actúa una fuerza perpendicular a la dirección del movimiento. Esto se conoce como efecto Magnus, y se dice que fue estudiado por el físico alemán Magnus en 1852 [5]. El mecanismo es el siguiente: cerca de la superficie de la pelota hay una capa delgada de aire. Si la pelota gira, se crea una diferencia en el flujo de aire o la presión entre los lados izquierdo y derecho (o arriba y abajo). Uno de los factores es el desplazamiento de la posición donde esta capa se desprende. Como resultado, el flujo de aire detrás de la pelota (estela) se curva y la pelota es empujada hacia el lado opuesto [6]. En una pelota con backspin (rotación hacia atrás), se genera una fuerza hacia arriba. Por eso, un lanzamiento recto común es "difícil de caer". Sin embargo, con la misma rotación, la bola rápida tipo "fork" cae mucho. ¿Cuál es la razón?
3. Por qué decir que la pelota cae porque gira poco no basta para explicarlo
Tradicionalmente, se pensaba que la bola rápida tipo "fork" caía porque giraba poco [4]. Si la rotación es baja, la fuerza hacia arriba es débil, por lo que la caída es una explicación natural. Sin embargo, si hay algo de backspin, debería actuar una fuerza hacia arriba. Se explica que las pequeñas irregularidades de las costuras perturban el flujo de aire, cancelan esta fuerza hacia arriba e incluso la convierten en una fuerza hacia abajo [4]. Un equipo de investigación de la Universidad de Tecnología de Tokio y otras instituciones llamó a esta fuerza hacia abajo "efecto Magnus negativo". Anunciaron en marzo de 2021 que la habían encontrado por primera vez como un factor importante para hacer caer la bola rápida tipo "fork" [2]. No obstante, esto no significa que la poca rotación no tenga relación. Entonces, ¿qué tan grande es el efecto de las costuras?
Nota de seguridad: Los artículos explicativos tienen la intención de señalar que "la poca rotación no es la única razón", por lo que es mejor no afirmarlo con demasiada certeza.
4. Con igual velocidad y rotación, la caída llega a variar 19 cm en el plato
Según el comunicado de prensa de la Universidad de Keio, con la misma velocidad de 151 km/h y 1.100 rotaciones por minuto, la diferencia en la orientación de las costuras entre un lanzamiento de dos costuras (two-seam) y uno de cuatro costuras (four-seam) resultó en una diferencia de caída de 19 centímetros en el punto de contacto del bateador [3]. Pongamos estos números en perspectiva. 151 km/h equivalen a unos 42 metros por segundo, y 1.100 rotaciones son unas 18 rotaciones por segundo. Como el diámetro de la pelota es de unos 7,4 centímetros, 19 centímetros equivalen a aproximadamente dos pelotas y media. Una protuberancia de tan poca altura genera esta diferencia. Sin embargo, esto no es un dato de un lanzamiento real, sino el resultado de una simulación calculada en la supercomputadora TSUBAME3.0 [2]. ¿Qué es esta "fuerza de las costuras" diferente de la rotación? En realidad, su nombre es reciente.
5. La estela desplazada por las costuras: una fuerza nombrada en 2019
La fuerza generada por las costuras se llama "seam-shifted wake" (estela desplazada por costuras) y se dice que fue nombrada en 2019 por Andrew Smith y otros de la Universidad Estatal de Utah [7]. Que fuera nombrada en 2019 no significa que el fenómeno se descubriera ese año. Las costuras hacen que la capa de aire se desprenda más temprano de lo habitual. Si esto ocurre solo en un lado de la pelota, se genera una fuerza que empuja toda la pelota, aparte de la rotación [7]. La fuerza Magnus actúa constantemente mientras la pelota gira. Por otro lado, se cree que la fuerza de las costuras actúa solo cuando las costuras están en un rango específico de la parte trasera de la pelota, y puede desaparecer cuando las costuras pasan por la rotación [8]. Al ser una explicación en un blog, es seguro leer los detalles como "se cree que". Entonces, en los lanzamientos reales de los partidos, ¿se han encontrado movimientos que no se explican solo con la rotación?
6. Lanzamientos reales: movimientos que el efecto Magnus no explica por sí solo
El profesor emérito Alan Nathan de la Universidad de Illinois y otros, en un estudio de 2020 titulado "Not Just About Magnus Anymore" (Ya no es solo sobre Magnus), compararon el eje de rotación medido por instrumentos ópticos con la cantidad real de cambio. Se informó que había movimientos que no podían explicarse solo con la fuerza Magnus, y que en los lanzamientos tipo "sinker" y "changeup" se observaron movimientos mayores a los esperados [9]. Sin embargo, no está confirmado que esto se deba a la fuerza de las costuras [9]. Las costuras son un candidato fuerte, y las investigaciones para determinar la causa continúan. En los cálculos, la orientación de las costuras cambia la caída en 19 centímetros. En los lanzamientos reales, también se ha descubierto que hay movimientos que difieren de las predicciones basadas solo en la rotación.
7. Cómo sentir con tus manos los 0,9 milímetros de altura de las costuras
Si tienes una pelota de béisbol, pasa el dedo sobre las costuras y siente la protuberancia. Si la comparas con el grosor de una moneda de 1 yen, la costura debería ser más fina. Si mides la circunferencia de la pelota con un hilo, puedes calcular el diámetro (circunferencia ÷ 3,14). Calcula tú mismo cuántas pelotas equivalen a 19 centímetros. Si lees los materiales, el comunicado de prensa de la Universidad de Keio muestra el resultado de una diferencia de 19 centímetros bajo las mismas condiciones. El anuncio de la Universidad de Tecnología de Tokio contiene la explicación del efecto Magnus negativo.