Midiendo el bote de las pelotas de mano

2018/09/27 Ruiz Gutiérrez–Solana, Sara - Fisikan graduatuaFisika Aplikatuko Saila II, EHU | Ruiz-Larrea, Isabel - Irakaslea eta ikertzaileaFisika Aplikatuko Saila II, EHU Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Cada federación establece en su normativa las pruebas que deben superar las pelotas. Estas pruebas son realizadas por pelotaris profesionales que deciden qué pelotas son útiles. Para facilitar el trabajo de los pelotaris y disponer de información objetiva sobre los botes de la pelota, sería beneficioso establecer un método.

En este artículo se presentan los resultados de una investigación realizada en un trabajo de fin de grado. El trabajo se ha presentado en la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU y ha sido realizado en colaboración con la Federación Bizkaina de Pelota Vasca (FGV) [1,2]. Todos los experimentos se han realizado en el frontón de Miribilla[4]; con la colaboración de pelotaris profesionales, las pelotas han sido lanzadas sin ningún efecto, como se hace en los test de validación. El objetivo del trabajo ha sido realizar un experimento para diferenciar cuantitativamente 12 tipos de pelota mano.

Pelotas utilizadas en pelota vasca

Clasificación de las pelotas de mano por dureza y categorías. Todos los datos están recogidos en los reglamentos federativos.

En la pelota vasca, y en concreto en la mano, la pelota es el elemento principal y sus características son el diámetro, la masa y todo el diámetro del núcleo (datos que suelen aparecer en las normativas de materiales). El pelotari, dependiendo de la fuerza que ejerza al lanzar la pelota, utilizará uno u otro tipo de pelota. En función de ello, se distinguen tres grupos: el dulce, el mixto o el de medio punto y el de toke. Es dulce una de las pelotas más blandas, no emite grandes botes y, sobre todo, lo utilizan los niños. Tokekoa, por su parte, es una pelota utilizada por profesionales que fabrica botes de gran altura. Entre ambos, por último, tenemos el mixto o de medio punto. Para cada uno de ellos se establecen los niveles de edad, de benjamín a senior. Así, las pelotas pueden ser de 12 tipos, dependiendo del tamaño del núcleo (grupo) y de la edad de los pelotaris.

Las pelotas todavía se fabrican a mano [5]. Tienen un núcleo de goma, alrededor del cual se recogen los revestimientos de látex, lana y algodón, para terminar con el cosido del cuero de cabra. El bote de la pelota depende de su núcleo. Este núcleo es más denso que los materiales que componen los recubrimientos. Por ello, cambiando los porcentajes de lana y algodón, se pueden conseguir pelotas de poca masa, más útiles para los niños.

Sólo los pelotaris saben el tamaño y la composición del núcleo, se debería romper la pelota para saber cómo es el núcleo de la pelota. Los pelotaris, aunque utilizan diferentes técnicas, saben los requisitos que debe cumplir la pelota para ser de un nivel u otro. A continuación, para asegurar la calidad de estas pelotas y saber si cumple las características del conjunto correspondiente, un pelotari profesional analiza su comportamiento realizando tiros ineficaces en un frontón.

¿Cómo diferenciar las pelotas de token de las pelotas dulces?

En principio, si una pelota se lanza contra algo que es duro, como el mármol, la pelota de toke suena como un tiro: “Danba!”. El dulce, por su parte, provocará un sonido más débil: “Zapel!”. Las pelotas deberán ser tiradas con fuerza. Sin embargo, este método no es nada científico y por ello hemos diseñado un experimento que permita diferenciar las pelotas.

Coeficiente de devolución, e

Velocidad de la pelota en un partido disputado por parejas, cerca del frontis y en tiros desde la contracancha [12]. h es la altura que debería liberarse la pelota; m, la masa; v, la velocidad al llegar al suelo y g, la aceleración de la gravedad de la tierra, g = 9,81 m/s2. Además, aparece la fórmula de equivalencia entre v y h.

El bote de una pelota se mide: supongamos que tenemos una pelota y que soltamos el h0 de una altura determinada sin efecto; al botar contra el suelo, el h1 llegará a la altura máxima; después volverá a botar contra el suelo, y así continuará hasta que se detenga. El coeficiente de devolución e se define como e ={(h1/h0). Como la pelota pierde energía al botar, la altura h1 nunca será mayor que h0, por lo que siempre será menor que 1.

Para comprobar si las diferencias entre las pelotas se ponen de manifiesto a través del experimento, se ha decidido realizar la prueba con dos pelotas de características opuestas: la pelota de toca senior, la pelota más rápida disponible, y la pelota de cadetes más dulce, una de las más lentas. En los experimentos realizados, la altura h0 ha tenido varios valores (0,5 m, 1 m, 2 m y 3 m), no habiéndose obtenido diferencias para el valor de e. En todos los casos, para ambas pelotas se obtiene un valor aproximado de 0,65.

Método de medida e

¿Por qué ocurre eso? Cuando la pelota va despacio, las dos pelotas, las de toque senior y las golosas de cadete, juegan como un objeto muy elástico, es decir, al botar apenas pierden energía y el valor de e es muy alto. Al aumentar las velocidades comienzan a notarse diferencias, pudiendo distinguirse entre pelotas de alto bote (e alto) y pelotas de bajo bote (e bajo). Para conseguir la velocidad que los pelotaris dan a la pelota en los partidos de pelota, se ha determinado que la altura de lanzamiento de las pelotas en los experimentos sea de h0 = 10 m.

El estudio se ha realizado mediante el software “measure Dynamics”. Esto permite obtener la posición, velocidad y aceleración de la pelota. Además, se puede escalar los objetos para obtener su valor real, así como las imágenes estroboscópicas de los tiros de las pelotas. Queremos agradecer a la Federación Bizkaina de Pelota Vasca, concretamente a Iker Gardoki y a Endika Basañez, pelotari y responsables de la promoción deportiva local [2,9], que han realizado experimentos en el frontón de Miribilla [4].

Resultados obtenidos para las pelotas T1,T2,T3 y T4 de Toke.

Como resultado del estudio se ha propuesto un método de medición e que no requiere conocimientos de física ni software. En el método se propone grabar el vídeo y seleccionar mediante un ordenador los dos fotogramas correspondientes a las alturas h0 y h1. La elección de estos fotogramas es muy sencilla, ya que a las alturas máximas la pelota está prácticamente estancada. Además, con este método no es necesario escalar porque se trata de una división entre alturas e y con esta operación se simplifican las unidades.

Resultados obtenidos para las pelotas mixtas M1,M2,M3 y M4.

Los resultados obtenidos para las pelotas dulces B1,B2,B3 y B4.

El estudio sobre las 12 pelotas de mano se ha dividido en función de los tres tipos de pelotas, la de toca, la mixta y la dulce, ya que los diámetros de sus núcleos son diferentes. Los resultados muestran una ordenación del coeficiente de devolución de mayor a menor edad de los pelotaris para cada tipo de pelota. Estos resultados deberían ser independientes del fabricante y de la situación de cada pelota. Sin embargo, se han encontrado diferencias significativas en el valor de e para cada pelota, ya que la pelota puede botar en la parte lisa de la cobertura o en la costura, lo que no es controlable. Para compensar esta asimetría se han realizado 5 tiros con cada pelota, calculando su valor medio.

Además, a medida que se van usando, las costuras de las pelotas se van pisando, el recubrimiento exterior lo da y la compacidad de la pelota cambia. Otro factor importante es la temperatura de la pelota, ya que ésta emite diferente según los valores del coeficiente de dilatación de los materiales que la componen. Aún queda mucho por hacer, ya que los experimentos se han realizado a temperatura ambiente. Sería muy interesante analizar cómo cambia el valor de e con la temperatura.

Nota: en la tabla de cada figura se muestra el nombre del fabricante de las pelotas, la masa total m, la medida de los tres diámetros (dmin, dmedio, dmax) y el valor del diámetro medio <d>. Las mediciones se han realizado con calibre (precisión ± 0.02 mm) y balanza (precisión ± 1 g). Con estos datos se ha calculado el volumen V y la densidad ñ de las pelotas. Finalmente, se muestra el valor e de cada pelota. Además, existe una imagen estroboscópica de los lanzamientos y una gráfica con los resultados de e.

Bibliografía

[1] S.R. Gutierrez-Solana, Caracterización de los botes de las pelotas usadas en el deporte de Pelota Vasca “pelota-mano” utilizando el software “measure Dynamics,” Director I. Ruiz-Larrea. • Grado en Física. UPV/EHU, 2017.

[2] Federación Vizcaína de Pelota Vasca/ Federación Vizcaína de Pelota Vasca, http://www.bizkaiapilota.com/es/

[3] Phywe excellence in science, measure Dynamics: Análisis Automático de Vídeo de los Movimientos, http://www.phywe-es.com/1054n532/Servicios/Descargas/Software.

[4] Frontón y Kirol Etxea de Miribilla | Bilbao International, http://www.bilbaointernational.com/fronton-y-kirol etxea-de-miribilla/

[5] Pelotas Mano - KIROLAK BAT, http://www.kirolakbat.com/15-pelotas-mano

[6] Coeficiente de restitución, Wikipedia Encicl. Libre. (2017). https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Coeficiente_de_restituci%C3%B3&oldid=98632655

[7] Ángel Franco García, Física con ordenador. •

[8] Torneo Escolar de Pelota Vasca 2014-2015, Federación Vasca de Pelota/Euskadiko Pilota Federazioa, 2014.

[9] Federación Vizcaína de Pelota Vasca/ Federación Vizcaína de Pelota Vasca, Estructura de la Federación - Federación Bizkaina de Pelota Vasca, http://www.bizkaiapilota.com/es/federacion/estructura-de-la-federacion.