A Física de um Chute Violento no Futebol

Alexandre Medeiros (PhD, University of Leeds – Professor de Física e Astronomia, UFRPE)

SÉRIE DE TEXTOS: A FÍSICA NO DIA A DIA

AUTOR: Alexandre Medeiros

TÓPICOS: CENTRO DE MASSA, VELOCIDADE ANGULAR, CHOQUE FRONTAL (MOMENTO LINEAR), ELASTICIDADE DAS FIBRAS MUSCULARES e LEI DE HOOKE

TÍTULO DO ARTIGO: A Física de um Chute Violento no Futebol

Quais os fatores físicos que determinam um chute violento no futebol?

Chutes muito violentos no futebol dependem da combinação de vários fatores. Em primeiro lugar, deve-se ter em mente que o chute violento precisa garantir a máxima transferência do momento linear do pé do jogador para a bola.

Assim sendo, há várias variáveis em jogo:

a) O biótipo do jogador. Por exemplo: alto e magro ou baixo e com pernas musculosas e o seu tipo de fibra muscular dominante.

b) O tipo de chute (“bicudo”, “de chapa” ou “com o peito do pé”).

c) Qualquer que seja o tipo de chute adotado, o seu resultado pode ainda variar com fato de ser ele dotado ou não de efeitos de rotação.

d) A dinâmica global do chute (com a perna retesada, com a perna articulada em torno do joelho ou saltando).

Consideremos, por exemplo, para simplificar, um biótipo de jogador alto e magro e que pode ser propício a desferir um chute violento.

Em primeiro lugar, para executar um chute violento, o choque do pé om a bola deve ser frontal, ou seja, a direção da força impulsiva exercida deve ser o mais próxima possível da horizontal em que a bola deverá ser lançada inicialmente para frente. Qualquer afastamento desta frontalidade do choque fará com que a bola adquira uma certa rotação e não apenas a desejada translação, reduzindo, assim, a energia cinética de translação. Além disso, esta indesejável rotação adquirida pela bola poderá fazer com que a mesma seja desviada de sua direção pretendida por efeito de diferenças de pressão do ar causadas pelo efeito Magnus.

Em segundo lugar, para garantir que a energia cinética a ser transferida para a bola, no instante do chute, seja máxima, precisamos nos assegurar de que o valor da energia cinética a ser adquirida pelo pé do jogador, neste momento do chute, seja igualmente máximo. Vários fatores intervêm na maximização deste valor da energia cinética do pé do jogador:

a) a velocidade do pé do jogador no instante do choque;

b) a altura do jogador ou mais precisamente, o comprimento de sua perna;

c) a distribuição da massa muscular e da gordura pela perna;

d) a forma (esticada ou dobrada) como a perna se encontra no momento do chute;

e) o tipo de apoio conferido pela outra perna do jogador no momento do chute.

O que nos garante uma maximização do valor da energia cinética do pé do jogador no momento do chute? Várias coisas podem contribuir para isso, dentre elas a própria velocidade com que o jogador como um todo chega à bola. Mas, não apenas a velocidade do jogador como um todo interfere no problema, mas essencialmente a velocidade do pé do jogador. Para isso, é preciso assegurar que o pé do jogador esteja girando o mais afastadamente possível do seu centro de rotação. Com isso estamos assumindo que o respectivo centro de rotação deva estar preferencialmente localizado na articulação entre a perna e o tronco do jogador e não em seu joelho. Em outras palavras, precisamos que a perna do jogador esteja o mais retesada possível, no momento do chute, e não articulada em torno do seu joelho. A referida articulação da perna em torno do joelho encurtaria o braço de alavanca, reduzindo assim o torque aplicado no instante do chute. É por isso, que a altura do jogador, ou mais precisamente, o comprimento de sua perna pode ser determinante. Quanto maior a distância entre o pé e o seu centro de rotação, maior será a velocidade do mesmo. Mas, não basta ao jogador ter uma perna comprida e que esteja retesada no instante do chute; é preciso também que a musculatura que gire a perna seja suficientemente forte para garantir uma rotação mais rápida possível. Por outro lado, se o jogador pretende chutar com a perna retesada, é importante que corra ele bastante com o objetivo de adquirir velocidade como um todo, pois esta será vital para o estabelecimento do valor da velocidade da perna. No momento do chute, um dos pés do jogador para subitamente enquanto a outra perna (do chute) deve girar o mais rapidamente possível em torno de sua articulação. Quanto maior a velocidade, tanto maior será o momento linear a ser adquirido pela bola e tanto maior deverá ser o tempo que o goleiro deverá gastar em deter a mesma. É preciso lembrar que o goleiro usará a segunda lei de Newton, ou seja, o Teorema do Impulso-Momento Linear, para reduzir o valor da velocidade da bola a partir do momento em que esta tocar as suas mãos. Para isso, ele arqueará os braços, aumentando com isso o tempo de parada da bola e reduzindo deste modo a força a ser exercida pela mesma contra o seu corpo. Em última instância ele ainda saltará para traz a fim de aumentar ainda mais este tempo de parada da bola; tudo com o intuito de reduzir o valor final da força exercida pela bola em eu corpo. Mas, da perspectiva do jogador que chuta a bola, não importa apenas que o goleiro adversário seja obrigado a aumentar ao máximo o tempo de parada da bola, aumentando assim a dificuldade da defesa. Importa, também, considerar que mesmo que goleiro consiga a proeza de aumentar o tempo de parada da bola, ele não consiga, talvez, reduzir o suficiente a distância que a mesma irá percorre já em suas mãos. Pode mesmo acontecer, que o goleiro entre com bola e tudo, ou o que dá no mesmo, que só consiga completar a defesa após cruzar a linha demarcatória de gol.

Para que essa distância a ser percorrida pela união do goleiro com a bola seja máxima, importa não exatamente o valor do momento linear da bola, mas sim o valor da sua energia cinética; e esta depende do quadrado da velocidade da bola. Portanto, qualquer aumento na velocidade da bola pode ser crucial para o sucesso do atacante, pois ele pode significar um aumento na energia cinética da bola em uma proporção bem maior do que aquele alcançado pelo momento linear da mesma.

Voltemos, portanto, ao estudo dos movimentos do jogador no instante do chute. Em se tratando de jogador alto (ou mis precisamente de pernas compridas) a sua melhor opção possivelmente será chutar com perna retesada. Além, disso, no instante em que ele se detém para executar o chute, é importante que tal parada seja o mais brusca possível para aumentar o valor da aceleração e consequentemente da força a ser exercida pelo seu pé na bola.

Neste sentido, não parece uma boa opção o jogador saltar no momento do chute, ficando completamente no ar. Desta forma ele, mesmo tocando violentamente na bola, faria com que o seu corpo como um todo cruzasse a linha da bola ainda com bastante energia cinética, reduzindo assim a energia transferida para a bola. Bem melhor seria ele tentar parar subitamente com o auxílio de um pé fincado o mais eficientemente possível ao chão, ao mesmo tempo em que elevasse levemente o corpo deixando a outra perna girar de modo violento devido à redução súbita da velocidade.

Mesmo fazendo isso de forma correta, alguns outros fatores importantes podem ainda contribuir para o sucesso ou não do chute. Por exemplo, importa saber com é a distribuição da massa muscular e de gordura do jogador pela sua perna. O ideal seria ele tivesse uma panturrilha o mias musculosa (e consequentemente pesada) possível para que a concentração de massa da perna estivesse o mais afastadamente possível do centro de rotação da mesma no instante do chute. Comparativamente, a sua perna deverá funcionar como se fosse um martelo, no qual o peso se concentra na extremidade próxima do impacto e longe do centro de rotação. Neste sentido, paradoxalmente, para este tipo de chute com a perna retesada, uma coxa muito musculosa pode alterar negativamente a potência do mesmo.

A explosão muscular funciona como uma mola. A força é proporcional a kx e a energia cinética à metade de k vezes x ao quadrado, onde x é o pequeno valor da contração muscular. Isso é importante para jogadores mais baixos, porém com coxas musculosas.

Por outro lado, o momento de inércia é dado por mr², onde m é a massa da perna e r é o valor do braço de alavanca, ou seja, da distância do pé até o centro de rotação em torno do qual será executado o chute. Deste modo, o comprimento da perna retesada pode conferir uma enorme vantagem no chute.

Um jogador mais baixo e com a coxa musculosa, pode preferir chutar com a perna levemente arqueada no instante do impacto. Com isso, ele estará utilizando a força dos músculos da coxa para conferir uma maior potência ao seu chute.

Como ele dificilmente conseguirá igualar a potência que pode ser obtida por um jogador de biótipo mais alto, ele poderá optar por colocar alguns efeitos de rotação em seu chute para dificultar ainda mais a defesa a ser executada pelo goleiro. Um jogador com tais características, dificilmente optará por um chute bicudo, mas preferirá chutar com o peito do pé ou de rosca.

Outro ponto importante para todos os chutes violentos é a necessidade do equilíbrio no momento do impacto. O corpo deve girar o mais aproximadamente possível de um plano vertical. Para isso é necessário utilizar também os braços, ter o que se chama popularmente de um “braço de apoio”. Por exemplo: se o jogador chutar com a perna direita, ele deve erguer o braço esquerdo e se chutar com o pé esquerdo, ele deve erguer o braço direito.

Algumas dicas para se tentar desferir um bom chute

Uma boa dica para desferir um chute é saber qual o lado do pé que se deve usar para chutar. Se quiser chutar colocado, pegue em baixo da bola e com o lado do pé. Se desejar soltar uma bomba, ainda que sem direção, chute de peito de pé. Se quiser chutar forte e reto, chute com o bico da chuteira. Para chutar forte, não adianta exercer força apenas no pé; tem que soltar a perna.

Outra dica (de equilíbrio): com o corpo um pouco inclinado para o lado esquerdo, você no momento que vai chutar, tem que colocar o pé de apoio ao lado da bola, isto é, no mesmo alinhamento da bola, nem para frente nem para traz. Experimente e veja a diferença. Chute com jeito, ou seja, não abra a passada. Bata com pressão na bola e para isso a passada não pode ser muito aberta. Pegue justo.

Os chutes violentos e a questão das fibras musculares

Como alerta Carlos Alberto Amadio, da USP (Superinteressante de 19 de março de 2009): “todo jogador, por mais que melhore, tem seus limites. Aumentar o volume dos músculos por meio de exercícios com pesos, por exemplo, não aumenta, de forma alguma, a potência do chute. Isso é explicável pelos modernos conhecimentos de anatomia. Sabe-se que um músculo se compõe de três tipos de fibras: as rápidas, as lentas e as intermediárias. Cada uma delas tem propriedades muito diferenciadas”.

“As fibras lentas tendem a ser mais curtas e vermelhas, responsáveis pelo rendimento contínuo, sendo as mais usadas pelos maratonistas, por exemplo. Em compensação, uma ação repentina, como um chute de arrebentar redes, requer músculos rápidos, capazes de se contrair em frações de segundo. A maior parte da energia provém, nesse caso, da combustão anaeróbica (sem consumo de oxigênio) de açúcar, que a libera quase como uma explosão. Portanto, um disparo potente depende, sobretudo, da velocidade de contração dos músculos rápidos. Além da constituição das fibras musculares, também o número de nervos que acionam os músculos ajuda a determinar a velocidade do movimento. Quanto mais numerosas as terminações nervosas em cada grupo de fibras, mais eficiente será a ação”.

"Uma aptidão especial é o segredo dos profissionais de superchute". Ou seja, a velocidade de contração do sistema muscular desses jogadores é extremamente alta. Esta capacidade suplementar é algo com que não se pode competir nem imitar - eles já nasceram com músculos super-rápidos. Isto não significa que um jogador de chute médio deva resignar-se. Um bom programa de treinamento pode aumentar consideravelmente a potência do chute de qualquer atleta. Para tanto, é necessário exercitar as fibras rápidas; por exemplo, com séries de corridas curtas seguidas de chutes a gol. O resultado é um robustecimento dessas fibras, que armazenam assim mais energia, além da gradual transformação das fibras intermediárias em rápidas. O programa, é claro, não consegue aumentar o número de nervos em cada músculo, definido geneticamente, mas pode ativar as terminações nervosas fora de uso por falta de exercício. O treinamento pode conseguir, ainda, que uma porcentagem muito alta de fibras se contraia de modo simultâneo (coordenação intramuscular), o que mais uma vez tem como conseqüência uma alta aceleração”.

“Um fato decisivo que costuma ser levado em conta é que quase toda a musculatura do corpo se põe em ação no momento do chute, por meio de "alças" opostas de contração e distensão. A perna com a qual se chuta tem somente uma fração da energia necessária para o disparo. A bola oficial de futebol, que pesa aproximadamente 450 gramas, é acelerada até alcançar uns 120 quilômetros por hora. A tremenda descarga de energia envolvida no ato, assim, só obtém o resultado máximo quando o movimento está coordenado de forma ótima”.

“Mas não é só a Biologia que impõe limites à arte do superchute. As leis da Física, naturalmente, também contam. Isso significa que o jogador não pode sonhar com técnicas de golpear a bola que contrariem as regras do movimento dos corpos. Cabe-lhe, isto sim, carregar o corpo com a maior quantidade de energia possível, o que ocorre quando toma impulso na corrida. Se ele já não vier correndo pelo campo a toda velocidade, convencionou-se que pelo menos cinco passos são recomendáveis”.

“Pouco antes do chute, quando o jogador coloca a perna de apoio junto à bola, diminui a velocidade e todo o corpo estira-se para trás como um arco pronto a disparar uma flecha. Mais do que a velocidade do impulso, essa tensão prévia é requisito importante para uma explosiva contração muscular no chute”.

“Os músculos do estômago se contraem rapidamente e catapultam a perna que dispara para  a frente como um relâmpago. Outra conclusão das pesquisas é que também o músculo reduz a velocidade alguns décimos de segundo antes do contato com a bola. A freada repentina faz com que a perna à altura do joelho, agora retardada, se lance como um chicote. Num chicote de verdade, o estalo é resultado da enorme velocidade da ponta da tira de couro, no momento do seu retrocesso. A comparação não é descabida, pois o peito do pé golpeia a bola durante 5 a 10 milésimos de segundo, acelerando-a instantaneamente”.

Alguns exemplos históricos de jogadores com chutes violentos

Roberto Carlos (1,68m) (baixo e com coxas musculosas) – chute parcialmente violento e com efeitos de rotação (com pontaria)

Rivelino (1,71 m) (baixo e com coxas musculosas) – chute parcialmente violento e com efeitos de rotação (com extrema pontaria)

Nelinho (1,80m) (Alto e com panturrilhas musculosas) – chute bastante violento e com muitos efeitos de rotação (com extrema pontaria)

Pepe (1,75m) (Estatura mediana com panturrilhas e coxas musculosas) – chute muito violento e sem efeitos de rotação (com grande pontaria)

Alemão (1,80m) O Canhão da Ilha do Retiro (Alto e com panturrilhas musculosas) – chute extremamente violento e sem efeitos de rotação (sem pontaria).

Em 25 de novembro de 2006, o lateral esquerdo brasileiro Ronny de Araújo do Sporting de Lisboa, num jogo contra o Naval, pelo campeonato portugues, deu um chute a 222 km/h.

Em 31 de março de 2009, o albanês Prill Budalla, jogador do Vegalta Sendai do Japão, num jogo contra o Kashima Antlers F. C, deu o chute mais forte já registrado: 232,431 km/h.

Só pra contrastar, Roberto Carlos, o mais recente dos conhecidos chutadores violentos, dava aquelas suas pauladas a mais ou menos 130 km/h.

Os chutes de Alemão, por exemplo, nunca foram medidos, dada à época em que ele praticou o esporte (início dos anos 1960). Entretanto; mas, a se julgar pelos depoimentos e testemunhos de quem o viu jogar (como este que agora escreve), em comparação com os recordes acima citados, o seu chute deveria exceder facilmente os 300  km/h.

Tomemos, por exemplo, o relato insuspeito e abalizado de Valdir ex-goleiro do Palmeiras e preparador de goleiros da seleção brasileira e seu contemporâneo:

"Depois que o Brasil Sub-20 perdeu o Mundial para Gana, nos pênaltis, veio-me à lembrança o zagueiro Alemão, um dos maiores cobradores de tiros livres que meus olhos já viram. Eu tive a oportunidade de jogar contra alguns dos principais batedores de faltas do Brasil, entre eles Rivelino, Zico, Paulo César Caju, e treinar contra aquele que tinha o chute mais potente que eu já vi no futebol brasileiro. Ele veio do Recife, onde fora apelidado de "Canhão da Ilha" pela torcida do Sport. Foi precedido no Rio pelo seu irmão mais famoso, Manga, goleiro do Botafogo e da seleção brasileira. Em uma única oportunidade me confrontei contra ele em um treino do América, onde jogávamos. O nosso técnico era Gentil Cardoso, que para não deixar o costume de jamais perder treinos, marcou um pênalti a favor dos titulares contra os aspirantes. Preparei-me para a defesa sem nenhuma convicção. Escolhi um lado e pulei pra lá. A bomba que saiu dos pés de Alemão, explodiu na minha mão direita e a bola saiu mansa pela linha de fundo. Levantei-me com intensas dores no pulso e pedi assistência médica. Ao meu lado Gentil comentou: ‘Ô goleirinho! Você tinha que meter a mão, né? Agora, aguenta!' Foi contra o Fluminense, num jogo nas Laranjeiras que presenciei o estrago que a perna direita do zagueiro era capaz de fazer. Em três oportunidades, Jairo, goleiro tricolor, ajeitou a barreira do lado direito da sua meta. Alemão, que tomava uma distância quilométrica para chutar, nas duas primeiras tentativas, mirou e acertou o mesmo homem na barreira, colocando-o a nocaute. Na terceira cobrança, Jairo só escutou o barulhinho que a bola faz ao estufar as redes. A bola passou no meio da barreira. O cara que levou as duas primeiras porradas se agachou, permitindo passagem para o pombo sem asas. Afinal, era louco, ma non tropo".

PARA CITAR ESTA FONTE: Medeiros, Alexandre. A Física de um Chute Violento no Futebol. Física e Astronomia_Alexandre Medeiros, BLOG.

http://alexandremedeirosfisicaastronomia.blogspot.com/2011/11/fisica-de-um-chute-violento-no-futebol.html. Acessado em 17 de Novembro de 2011. (atualizar a data)

PARA CITAR ESTA FONTE: Medeiros, Alexandre. A Física de um Chute Violento no Futebol. Física e Astronomia_Alexandre Medeiros, BLOG.

http://alexandremedeirosfisicaastronomia.blogspot.com/2011/11/fisica-de-um-chute-violento-no-futebol.html. Acessado em 17 de Novembro de 2011. (atualizar a data)