Descoperiți cum explică SOLIDWORKS Flow Simulation efectul Magnus și aerodinamica din spatele unei mingi de fotbal.
Fotbalul este definit de acțiune, decizii luate într-o fracțiune de secundă și nenumărate strategii.
Cu o minge potrivită, oricine poate juca fotbal. Dar nu oricine poate controla mingea așa cum o fac jucătorii profesioniști.
SOLIDWORKS a decis să investigheze fizica din spatele unei lovituri și modul în care mingea se curbează în aer.
Vizualizarea aerodinamicii fotbalului cu ajutorul instrumentelor de Dinamică a Fluidelor Computațională
Din punct de vedere tehnic, aerul este un fluid.
Prin urmare, măsurarea vitezei aerului și a presiunii din jurul unor forme complexe se realizează cu ajutorul instrumentelor de simulare de dinamică a fluidelor computațională (CFD).
În acest scop, SOLIDWORKS Flow Simulation e alegerea preferată a designerilor și inginerilor pentru testarea virtuală a produselor și a fluxurilor de fluide.
Investigațiile
Investigațiile au început cu un model al mingii oficiale, folosite în turneul internațional de fotbal din 2026.
Deoarece fluxul de aer din jurul mingii se modifică pe măsură ce aceasta se deplasează, a fost configurat un studiu dependent de timp.
Ulterior:
- s-a inclus o regiune de rotație,
- s-a setat aerul ca fluid,
- s-a stabilit viteza șutului la 27,5 metri pe secundă — viteza unei lovituri libere executate de un profesionist.
După definirea suplimentară a rotației la 450 RPM, aproximativ cât generează jucătorii de elită în momentul contactului, SOLIDWORKS a stabilit obiectivele de calcul: viteza și presiunea.
Apoi a realizat mesh-ul domeniului pentru a surprinde fiecare variație a fluxului și a gradientului de-a lungul suprafeței mingii.
Efectul Magnus
SOLIDWORKS Flow Simulation a calculat viteza în timp ce mingea se rotea în zbor, arătând modul în care aerul se deplasează mai rapid pe o parte a mingii în rotație și mai lent pe partea opusă.
Diferența de viteză a aerului creează un dezechilibru de presiune, o forță perpendiculară.
Forța respectivă generează efectul Magnus.
Fenomenul aerodinamic e cel care împinge lateral mingea, producând acea curbă iconică pe care fanii fotbalului o adoră.
Designul mingii influențează traiectoria zborului
Designul echipamentului influențează puternic forțele aerodinamice.
Deși mingea de joc din prezent a fost proiectată pentru performanță optimă, mingea folosită la prima Cupă Mondială din 1930 era diferită.
Mingea din 2026
Mingea de meci din 2026 este realizată din poliuretan.
Are patru panouri sigilate termic, construite pentru o aerodinamică lină.
Mingea din 1930
Mingea din 1930 a fost concepută pentru a fi lovită.
La crearea ei s-au utilizat materialele disponibile la acea vreme: piele și șireturi.
Diferențele dintre mingi
Analiza unei mingi de joc din 1930 a evidențiat o instabilitate aerodinamică semnificativă.
După efectuarea aceleiași simulări pe un model al mingii mai vechi, SOLIDWORKS a descoperit că șireturile din minge declanșau desprinderea vârtejurilor (vortex shedding), ceea ce crea traiectorii de zbor imprevizibile.
Suprafața rugoasă și neregulată a vechii mingi de fotbal genera un strat limită foarte turbulent, făcând mingea greu de controlat.
După aproape un secol de îmbunătățiri ale mingii, modelul modern a performat fără surprize.
SOLIDWORKS Flow Simulation a calculat că designul modern produce o forță laterală constantă de aproximativ 4,5 newtoni.
Pentru jucătorii care o folosesc pe teren în turneul din 2026, forța constantă va genera o curbă lină și fiabilă, oferind control precis asupra șuturilor.
Îmbunătățirea performanței prin inginerie cu SOLIDWORKS Flow Simulation
CFD poate fi folosit pentru a explica forțele cu care interacționăm zilnic în lumea reală.
Totodată, CFD poate fi folosit și pentru a optimiza produsele. Mingea de la Campionatul Mondial de Fotbal nu ar fi ceea ce este astăzi dacă inginerii nu ar fi folosit simularea.
SOLIDWORKS Flow Simulation oferă inginerilor și designerilor un instrument intuitiv, integrat direct în soluția lor CAD, pentru analiza și optimizarea designului în orice domeniu.
Indiferent ce produse dezvoltați, datele de simulare precise vă pot ajuta să stimulați inovația și să asigurați succesul competitiv — pe teren sau în afara lui.
Dacă vă sunt utile articolele noastre, nu ezitați să vă abonați la newsletter.