segunda-feira, 23 de junho de 2014

Imponderável Futebol Clube

Coluna Física sem Mistério
Ciência Hoje on-line
publicada em 20/06/2014

Estamos novamente em época de Copa do Mundo, o maior evento esportivo mundial, que ocorre a cada quatro anos – desta vez no Brasil. Apesar de todos os contratempos, como atrasos nas obras de infraestrutura e na construção de estádios, protestos, greves etc., a Copa começou e praticamente todas as pessoas ficam ligadas nos jogos.
Para nós, brasileiros, os maiores campeões das Copas e do futebol mundial (só não temos a medalha de ouro olímpica), há a grande expectativa do sexto título. Afinal, jogamos em casa, temos um time com grandes jogadores, que atuam nos melhores clubes do mundo (temos Neymar!), ganhamos a Copa das Confederações no ano passado, vencendo, na final, a Espanha, última campeã mundial.

Neymar no Jogo Brasil versus Croácia em 12 de junho de 2014

Contudo, o futebol talvez seja o esporte coletivo mais imprevisível que existe. No basquete, voleibol, handebol etc., dezenas de pontos são marcados em uma partida, e um time muito superior tecnicamente dificilmente perde para o mais fraco. No futebol nem sempre isso é verdade. Apenas uma pequena falha muda o resultado do jogo. Como costumava dizer o famoso jornalista e radialista esportivo Benjamim Wright, “o futebol é uma caixinha de surpresas”.
As Copas do Mundo são famosas por resultados inusitados. Para nós, brasileiros, o maior trauma foi perder a final da Copa de 1950, em pleno Maracanã, no jogo em que precisávamos apenas de um empate com o Uruguai. Em um lance, o jogador uruguaio Ghiggia calou 200 mil pessoas. Se fosse possível voltar no tempo, com certeza gostaríamos de mudar esse resultado (veja a coluna A Copa e as viagens no tempo).
Será que podemos tentar entender essa imponderabilidade do futebol? A física pode ajudar nisso?
Uma partida de futebol é o que chamamos de um problema complexo com múltiplas variáveis. Temos 22 jogadores (cada um com a sua própria vontade) distribuídos em dois times em um campo que não é exatamente do mesmo tamanho em todos os estádios. O Maracanã tem 110 m x 75 m ou 8.250 m2 (375 m2 por jogador).
Diferentes condições, como clima (na Copa do Mundo teremos partidas na fria Porto Alegre e na abafada Manaus), condicionamento físico dos atletas e, principalmente, habilidades técnicas e táticas de cada jogador, para citar apenas algumas, podem interferir no resultado de um jogo.
Dessa forma, tentar explicar o resultado de uma partida de futebol tentando equacionar todas essas variáveis parece algo impossível de resolver. Da mesma maneira, muitos problemas físicos são muito complexos para ser resolvidos de uma forma exata, mas podemos resolvê-los se fizermos abordagens diferentes, com algumas aproximações e simplificações.
Por exemplo, se quisermos compreender o comportamento de um gás em um determinado volume (como dentro de uma sala), dependendo da abordagem utilizada isso pode se transformar em um problema insolúvel. Em uma sala de 27 m3 de volume (3 m x 3 m x 3 m), temos cerca de 1026 moléculas (10 seguido de 26 zeros!). Se quisermos descrever o movimento de cada molécula individualmente, teremos 1026 equações de movimento acopladas. Esse é um problema impossível de ser resolvido do ponto de vista matemático.

Por outro lado, se, em vez de considerarmos o movimento de cada molécula, quisermos descrever propriedades que representam o comportamento como um todo, podemos obter informações importantes. Se descrevermos estatisticamente as colisões das moléculas nas paredes da sala, poderemos calcular a pressão, a temperatura e o volume do gás. Esse modelo é muito simplificado, mas permite calcular com boa precisão essas propriedades de um gás, que são de fato as relevantes para se determinar seu comportamento.
Não podemos tentar prever da mesma maneira o movimento de cada jogador em uma partida de futebol. Diferentemente das moléculas de um gás, cada jogador tem características diferentes e, principalmente, tem vontade própria para decidir cada movimento que fará no jogo. Mas podemos tentar compreender o comportamento coletivo dos jogadores e a forma de cada um se posicionar durante a partida em função do esquema tático proposto pelo técnico.
Como seria muita pretensão minha tentar descrever o comportamento dos jogadores em uma partida de futebol da mesma maneira que é possível fazer com um gás, como todo torcedor que acha que entende de futebol, vou apenas dar alguns palpites, apontar algumas variáveis que talvez sejam as mais relevantes.

Esquemas táticos e lances mágicos

Normalmente os técnicos de futebol apontam que o fator campo é determinante para a vitória do time. Campos maiores tendem a favorecer times que atacam muito, pois há mais espaço para a movimentação dos jogadores; campos menores favorecem times que jogam com postura mais defensiva, pois há menos espaço para a movimentação da bola. A torcida predominante de um time costuma incentivar mais os jogadores, e estes se empenham mais. Mas, se não estiverem jogando bem, a torcida maior pode vaiar e atrapalhar o time.
O futebol, por ser um jogo coletivo, faz com que os técnicos posicionem os jogadores com diferentes esquemas táticos, representados por números como 4-4-2 (quatro defensores, quatro meio-campistas e dois atacantes), 3-5-2 (três defensores, cinco meio-campistas e dois atacantes) ou o esquema da moda, 4-3-2-1 (quatro defensores, três meio-campistas, dois meias-atacantes e um centroavante).
Cada esquema funciona ou não dependendo de cada jogador que vai ocupar ou não a posição. Times com muitos atacantes nem sempre ganham as partidas. Ao contrário, geralmente perdem, porque, para se ganhar um jogo, é necessário não apenas fazer gols, mas também não tomar gols.
Da mesma forma que um gás em uma sala, se o time estiver espalhado por todo o campo, ficando os jogadores muito distantes uns dos outros, haverá poucas interações entre eles, dificultando as trocas de bolas. Quando o time faz pressão na marcação, ou seja, os jogadores se aproximam muito dos adversários, normalmente consegue tomar posse da bola e atacar. Como em um gás, quando aumentamos a pressão, as moléculas vão para determinada direção. No futebol, essa direção é a meta do adversário.
Mas, se aumentarmos muito a pressão, pode ocorrer um vazamento, fazendo com que o gás escape do recipiente em que se encontra. Na partida de futebol, se todo o time estiver pressionando o adversário, um deles pode escapar e ir na direção oposta, surpreendendo o time que está pressionando. É o famoso contra-ataque. Uma arrancada de um jogador, driblando todo um time, como a que redundou no antológico gol de Maradona contra a Inglaterra na Copa de 1986, é um exemplo disso.



Outro exemplo de jogada que pode ser decisiva em um jogo são os lances de bola parada. Um escanteio, uma falta ou um pênalti são lances que costumam ser muito perigosos no futebol. É nesses momentos, em que os jogadores se posicionam normalmente em uma jogada ensaiada ou chutam a bola diretamente para a meta, que ocorrem grandes chances de gol. Nesse caso, tenta-se colocar a bola com precisão, esperando que ela interaja o menos possível, pois qualquer toque pode desviá-la do alvo.
O futebol é um esporte maravilhoso e emocionante. Em frações de segundo, decisões que sequer são raciocinadas produzem lances mágicos e memoráveis. Gênios do futebol como Pelé, Garrincha e Maradona, entre muitos outros, produziram em Copas do Mundo momentos inesquecíveis do futebol. Esperamos que essa Copa no Brasil também nos deixe na memória lances que contaremos para as futuras gerações, principalmente se forem da nossa seleção.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

quinta-feira, 5 de junho de 2014

A difícil e prazerosa missão de comunicar ciência

Coluna Física sem mistério

Ciência Hoje on-line

Publicada em 16/05/2014



A linguagem é uma das maiores criações da humanidade. O fato de podermos nos expressar e transmitir nossos pensamentos, temores e ideias é sem dúvida um dos principais motores para o desenvolvimento da nossa civilização.
Nas eras mais primitivas da humanidade, as situações do cotidiano (caçadas, colheitas etc) e os eventos astronômicos (como eclipses e estrelas cadentes), por exemplo, eram registrados em cavernas na forma de pinturas rupestres. Era uma maneira de deixar gravados fatos importantes para que outras pessoas pudessem conhecê-los. A tradição oral, ou seja, a preservação de histórias, lendas, usos e costumes por meio da fala, também era uma forma de passar conhecimentos.
Com a invenção da escrita, por volta do ano 4.000 a.C. na Mesopotâmia, região onde atualmente se encontra o Iraque, os saberes puderam ser mais bem registrados. O advento da imprensa no século 15 fez aumentar a produção de livros, o que levou à popularização de várias obras e à maior disseminação do conhecimento.
Nessa mesma época, apareceram também os jornais, veiculando notícias periodicamente. A fotografia e o cinema surgiram no século 19 como novas formas de nos expressarmos e comunicarmos.
Finalmente, com a invenção do rádio e da televisão, no começo do século 20, e com a criação da internet, nos anos 1980, o conhecimento assumiu um papel central na nossa sociedade. Nunca antes ele esteve tão acessível.
Contudo, comunicar e ser entendido nem sempre é fácil. A linguagem a ser utilizada para cada público ou audiência deve ser diferenciada. Em particular, falar sobre ciência, principalmente para um público que não é da área científica, é um empreendimento maior ainda. Além de ser necessário muitas vezes transmitir ideias complexas, nem sempre as pessoas entendem como a própria ciência funciona.



Recriação do conhecimento

Para falar sobre ciência para o público em geral, é preciso também recriar o conhecimento, pois, quando este é formatado dentro de determinada área, utiliza-se uma linguagem própria. Por exemplo, a física usa a matemática para expressar seus conceitos. Dependendo do ramo da física, essa matemática pode ser tão complexa que apenas os especialistas que trabalham com o tema são capazes de entender.
Uma das áreas da física em que talvez seja mais difícil fazer essa recriação do conhecimento é a física quântica, que começou a ser elaborada no início do século 20 por físicos como Albert Einstein, Neils Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, entre outros. A física quântica foi uma revolução científica, no sentido de que nossa visão da natureza teve que ser completamente reformulada para compreendermos os fenômenos que ocorrem na escala atômica.
Na física quântica, não somente foram criados novos conceitos, mas também foi preciso introduzir ferramentas matemáticas até então não usadas pelos físicos. Conceitos como a dualidade onda-partículaincertezas nos valores das grandezas físicastunelamento quântico, emaranhado quântico, entre outros, são alguns de difícil compreensão até os dias de hoje. Equações diferenciais, matrizes e vetores de muitas dimensões, funções de ondas, ‘bras’ e ‘kets’ (usados para representar os estados quânticos) são algumas das ferramentas matemáticas empregadas na física quântica.

Essa teoria física não apenas nos levou a compreender novos fenômenos, mas também nos permitiu aplicá-los de inúmeras maneiras. Os dispositivos eletrônicos, indispensáveis no nosso cotidiano, são construídos com base em fenômenos quânticos, como o efeito transistor, que possibilitou o desenvolvimento de dispositivo de mesmo nome, e a magnetorresistência gigante, responsável pela leitura de informações nos discos rígidos dos computadores.
Mas como então falar de algo tão complexo, e ao mesmo tempo tão presente no nosso cotidiano?

Aliadas da divulgação

Entre as alternativas que normalmente uso, estão a analogia e a metáfora, ou seja, o emprego de palavras ou expressões em sentido literal ou figurado que resulta em comparação explícita ou implícita. Mas é preciso ressaltar que toda comparação tem um limite de validade.
Para exemplificar essa estratégia, podemos usar uma explicação do conceito de dualidade onda-partícula, introduzido pela física quântica. Existem determinados experimentos nos quais um elétron, partícula fundamental com carga elétrica negativa, se comporta como se fosse uma onda.
Nos antigos televisores de tubo (atualmente eles são feitos de cristal líquido, plasma ou LED), um filamento emitia elétrons e estes eram acelerados por um campo elétrico até atingirem a tela da TV. Nessa situação, os elétrons se comportam como pequenas esferas carregadas individuais (eis uma analogia), atingindo diferentes pontos da tela com intensidades variadas para produzir a imagem.
Por outro lado, nos chamados microscópios eletrônicos usados para produzir imagens com grande aumento (de até cerca de 100 mil vezes), os elétrons são também emitidos por um filamento, mas, ao se chocarem com a superfície dos materiais, eles se comportam como uma onda. De fato, nessa situação, os elétrons ‘iluminam’ (eis uma metáfora) a superfície do material, permitindo a formação de uma imagem.
Portanto, na física quântica, o elétron pode ser uma onda ou uma partícula, dependendo da forma como está agindo. Na verdade, ele não é uma coisa nem outra, mas apenas podemos imaginá-lo se ora o considerarmos onda, ora partícula.
Explicar a ciência para o grande público é um grande desafio, mas é também uma tarefa de grande prazer. Cada vez que eu recebo uma mensagem de algum leitor desta coluna dizendo que aprendeu um novo conceito, ou começou a apreciar a física, a astronomia, a química, entre outras áreas, eu sempre me emociono. Por meio dessa interação, tenho a esperança de aproximar cada vez mais a ciência do público, para que ela seja apreciada como parte da nossa cultura.
Afinal, perceber que é possível compartilhar com as outras pessoas conhecimentos que me fascinam e também estimulá-las a refletir sobre eles não tem preço. Essa sem dúvida é a maior recompensa que eu recebo por fazer esta coluna mensalmente.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos