Profielwerkstuk voetbal & natuurkunde - KNAW Onderwijsprijs

willen wij ook niet dat andere, opvallende, soort schot dat in de voetbalsport voor komt vergeten. Als
de bal niet aan de zijkant, maar gewoon in het midden wordt geraakt heeft het magnus effect geen
invloed op de beweging van de bal en zou de bal dus gewoon rechtdoor moeten bewegen. Dit is
echter niet altijd het geval, als de bal met een bepaalde snelheid wordt afgeschoten kan het
voorkomen dat de door iedere doelman gevreesde ‘zwabberbal’ ontstaat (figuur 3.1).
Figuur 3. 1 Benadering van zwabberbal door C. Ronaldo in 2006 © Computatational Fluid Dynamics for Sport Simulation
(1)
Dit fenomeen is erg complex en er wordt nog niet erg lang onderzoek gedaan naar dit verschijnsel bij
voetbal. Het verschijnsel komt bij honkbal echter veel meer (de zogenaamde knuckleball) voor dan
bij voetbal en daardoor is hier al heel veel meer onderzoek naar gedaan. Het principe van het
zwabberen werkt bij een voetbal hetzelfde als bij een honkbal (1). Het grote verschil is dat een
honkbal twee kenmerkende naden heeft die zorgen voor het effect. Doordat een honkbal veel
minder symmetrisch is dan een voetbal komt het zwabbereffect hier vaker voor.
3.1 Het ontstaan van een zwabberbal:
Een zwabberbal wordt geworpen met een niet te grote snelheid en geen of bijna geen spin. De bal
vliegt dan door de lucht op een onverwachte manier. De oorzaak hiervan ligt bij het effect dat de
kenmerkende naad op de honkbal invloed heeft op het overgaan en scheiden van de grenslaag (zie
luchtweerstand). De naad kan, afhankelijk van de snelheid van de bal en de plaats van de van de
naad t.o.v. de luchtstromingen zorgen voor het overgaan en scheiden van de grenslaag, waarbij een
zijwaartse kracht ontstaat. Als een bal heel langzaam draait tijdens een worp veranderd niet alleen
de grote van de krachtverandering, maar ook de richting hiervan. Ook als de bal zonder enige spin
wordt weggeworpen zorgt de asymmetrische vorm van de honkbal voor een heel klein beetje rotatie.
Wanneer de naad op de juiste manier tegen de luchtstroom in staat tijdens een worp zien we dat de
grenslaag aan de bovenkant van de bal en aan de onderkant van de bal op een verschillende manier
scheiden (figuur 3.2). De naad zit in dit geval op het bovenste deel van de bal (rode rondjes laten zien
waar de naad loopt) waardoor zij invloed hebben op de luchtstroom die langs de bovenkant van het
oppervlak loopt. Aan de onderkant is de grenslaag gewoon laminair en laat dus vrij vroeg los. Aan de
bovenste zijden zorgt de naad ervoor dat de grenslaag overgaat van laminair in turbulent waardoor
de grenslaag langer aan het oppervlak van de bal blijft pakken. De ‘wake’ die ontstaat achter de bal is
aan de onderkant (in werkelijkheid linkerkant) ‘langer’ dan aan de bovenkant (rechterkant) waardoor
© Mike van Oppen & Richard Post 16