De zwabberbal is nu begrepen

Natuurkunde

De onvoorspelbare zwabberbal blijkt te gaan zwabberen als de luchtstroming om de bal turbulent wordt.

Cristiano Ronaldo krijgt een vrije trap, het muurtje staat, Ronaldo schiet. De bal lijkt wel dronken: eerst zeilt hij in een bocht om het muurtje heen, daarna verandert hij nog eens van richting, langs de keeper, het goal in.

De zwabberbal, de bal die onderweg onvoorspelbaar van richting verandert, is Ronaldo’s specialiteit, maar hoe het nu precies kán, dat wist niemand precies.

„Volgens Ronaldo zelf moet je tegen het ventiel schieten”, zegt Caroline Cohen. Zij is een van vier Franse onderzoekers van het Parijse CNRS-instituut, die in het New Journal of Physics een nieuwe zwabberbaltheorie presenteren, op basis van experimenten met een zwabberbalrobot.

Dat een bal met veel spin kan afbuigen, bekend van de kromme hoekschop, is aerodynamisch nog wel te begrijpen .

Maar zwabberen, onvoorspelbaar zomaar van richting veranderen, is iets heel anders. Cohen: „Het effect is bekend uit honkbal, daar heet het een knuckleball.” Werpers die daar hun specialiteit van hebben gemaakt, weten dat je moet gooien zonder spin, en niet al te hard.

De gangbare verklaring wees op de luchtwrijving van de dikke gestikte naden op een honkbal. „Maar dat kan niet het hele verhaal zijn”, zegt Cohen, „want gladde ballen zwabberen juist het meest.”

Om de vinger er preciezer achter te krijgen, bouwden de Fransen een zwabberbalschietmachine: een elektromotor met daaraan gemonteerd een spade-achtige schopper.

Lucht (en vloeistof) kan op twee manieren rond een vorm stromen: in nette laagjes die aan de achterkant van het voorwerp netjes weer loslaten. Dat heet laminaire stroming. Bij hogere snelheden wordt dat een turbulente stroming, waarbij er bij het loslaten chaotische wervelingen in het kielzog ontstaan. In het laatste geval is de luchtweerstand relatief lager.

„De grens tussen laminair en turbulent hangt onder andere af van de snelheid, en kan tamelijk scherp zijn”, zegt Cohen. Zwabberen treedt op in de buurt van die grens. Door kleine luchtstromingen kan bijvoorbeeld de lucht aan de linkerkant van de bal turbulent loslaten, terwijl de rechterkant nog laminair stroomt. Dan zal de bal naar rechts afbuigen. Even later gebeurt weer het omgekeerde: de bal zwabbert.

Cohens wetenschappelijk onderbouwde tips voor zwabbervoetballers: „Schiet niet te hard, en probeer de bal zo min mogelijk spin mee te geven, bijvoorbeeld door hem te raken met een stijf gehouden enkel.” Waar het ventiel zit, doet er niet toe.