Il calcio è fatto di tanti gesti fondamentali che vengono insegnati fin dalle scuole calcio. Certo poi sono i grandi campioni a esaltarne le potenzialità con il loro talento, ma di fatto le dinamiche rimangono le stesse e sono soggette ai principi della fisica come tutto ciò che ci circonda. Il colpo di testa è certamente uno di colpi necessari nel bagaglio di un giocatore, visto che nel corso di una partita risulterà spesso decisivo sia in attacco che in difesa. Cerchiamo allora di scoprire tutti i segreti di questo gesto che vediamo continuamente sui campi da calcio, ma questa volta con un occhio più scientifico.
Gli elementi in gioco
Nella dinamica del “Colpo di Testa” nel calcio, è piuttosto facile definire i due elementi in gioco: il pallone e il giocatore che andrà a colpire la palla. Più ancora, la massa del pallone e quella del giocatore. Nel primo caso si tratta di circa 420-450 grammi, mentre nel secondo ovviamente dipende dalla stazza di chi colpisce (intorno ai 90 chilogrammi).
L’altro fattore tenere in considerazione è la velocità di questi due elementi, con il pallone che durante un cross mediamente veloce si aggira intorno ai 38-40 chilometri orari. Tutti questi dati sono importanti per analizzare la dinamica del colpo, che dal punto di vista prettamente fisico va a collocarsi in quella che è la “Teoria degli Urti”.
La Teoria degli Urti nel colpo di testa
Il nome con cui identifichiamo la teoria che determina le grandezze e la fisica del colpo di testa, rende molto bene l’idea di quello che accade mentre un giocatore colpisce il pallone. Siamo infatti di fronte nè più nè meno, che a una vera e propria collisione e la fisica di riferimento è quella della “Teoria degli urti”.
Non è un caso se proprio su queste dinamiche si stanno studiando gli effetti a lungo termine per i giocatori di calcio, che riceovno impatti di questo tipo innumerevoli volte nella loro carriera, non sempre peraltro colpendo nel migliore dei modi (come vedremo).
Nel nostro caso comunque, stiamo considerato il colpo di testa nella sua linea ideale e teorica, tenendo quindi conto della postura migliore da parte del giocatore e senza utilizzare ulteriori variabili.
Abbiamo quindi un pallone di massa intorno ai 400 grammi, che si muove a una velocità ci circa 35 chilometri quadrati e che va a impattare contro un oggetto (il giocatore) di massa decisamente maggiore e in movimento tale da imprimere ulteriore forza sullo stesso.
Dal punto di vista della “collisione”, il sistema pallone/giocatore è simile a quello di una pallina che rimbalza contro un muro, con la differenza appunto che il nostro “muro” si muove parimenti verso la palla.
L’impatto con la testa: possibilità diverse
Tornando al paragone contro il muro, nel caso di un giocatore fermo a terra, la dinamica è ancora più simile. In quel caso infatti, il pallone colpito continuerà ad avere la stessa velocità e la direzione impressa dalla posizione e dal movimento della testa del giocatore. E’ il caso per esempio di un passaggio a un compagno vicino, dove è necessario semplicemente avere i piedi ben saldi e far rimbalzare il pallone.
Nel caso di un rinvio del difensore o viceversa di un tiro dell’attaccante verso la porta, avremo invece l’esigenza di dare ulteriore spinta a quel pallone in aria. Ecco perchè il giocatore dovrà cercare di impattare il pallone il più in alto possibile (ovvero dove la velocità è ancora più elevata) e con una velocità aggiuntiva da imprimere sulla palla.
In una dinamica media, con un giocatore intorno ai 90 chilogrammi, il pallone può risultare anche del 25% più veloce rispetto alla sua velocità prima della collisione. Ma ovviamente molto dipende anche dall’angolo con cui si colpisce, dalla velocità del giocatore (in tuffo si ha ovviamente l’intera massa a colpire) e dalla direzione che si imprime. In linea di massima, è consigliabile colpire il pallone direttamente con la fronte, visto che l’impatto risulterà essere poi molto più efficace in termini di velocità.
A questo si aggiunge poi la solidità muscolare del giocatore, che proprio durante l’impatto dovrà essere attento a tendere i muscoli del collo ma anche quelli di spalle, schiena e addominali. Questo anche per non incorrere in possili problemi, visto che come detto stiamo comunque parlando di un impatto, peraltro molto particolare perchè una delle sue caratteristiche è di essere di particolare durata: anche se sembra questione di un attimo, in realtà l’impatto dura circa 20-30 millisecondi, ovvero qualcosa come dieci volte di più di un semplice battito di ciglia (200 millisecondi). Può sembrare poco, ma tradotto in numeri significa che l’impatto del pallone sulla testa genera una forza che arriva fino a 30 volte quella della gravità (cosa che al contenuto della stessa, il nostro cervello, non piace particolarmente).
La forza del pallone all’impatto
Per chi volesse approfondire ulteriormente, dovremo tirare in ballo anche il teorema dell’impulso e della quantità di moto, che ci portano in dote una formula utile a definire la quantità di forza che il pallone esercita sulla testa del giocatore al momento dell’impatto:
F * t = m * v
Dove F è la forza generata, t il tempo di impatto, m la massa del pallone e v la sua velocità. Da qua ovviamente, possiamo poi trovare tutte le variabili in gioco a seconda di quali dati abbiamo a disposizione.
Ora, questa formula forse non ci servirà mai mentre stiamo guardando una partita di calcio (nè tanto meno se la stiamo giocando), eppure rende bene l’idea di quanto quel semplice gesto di colpire di testa sia in realtà un momento molto complicato oltre che spesso decisivo. Soprattutto perchè c’è un’ulteriore difficoltà per i giocatori, che è quella di immaginare perfettamente la balistica e la traiettoria del pallone, per poter staccare al momento giusto e colpire esattamente la sfera.
Anche in quel caso ovviamente c’è tutta una serie di principi fisici da considerare, ma molto probabilmente per molti giocatori si traducono tutti in due parole: esperienza e talento.
