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Modelo físico puede distinguir a los futbolistas experimentados de los principiantes

K. Yokoyama y otros / Physical Review E, 2018

Científicos japoneses han desarrollado un modelo físico de comportamiento social que describe las interacciones del equipo entre los jugadores durante los ejercicios de entrenamiento. Los datos empíricos son descritos con precisión con la ayuda de tres tipos de fuerzas, una de las cuales es la fuerza de la interacción con los compañeros de equipo: permite distinguir a los jugadores experimentados de los recién llegados. 

Por el momento, el modelo propuesto solo ha descrito un solo ejercicio simple que incluye cuatro jugadores, pero este modelo puede ser extendido a un mayor número de participantes, incluyendo un juego real en el futuro, escriben los investigadores en la revista Physical Review, E.

Los deportes modernos con grandes logros no se pueden imaginar sin un análisis matemático y físico. Para mejorar la eficiencia en los deportes de equipo, los enfoques científicos se utilizan no sólo para el estudio de la biomecánica de los atletas individuales con el fin de mejorar sus habilidades técnicas, sino que también apuntan a una gran variedad de indicadores estadísticos: el número de las acciones técnicas y tácticas que los jugadores realizaron, o el análisis del cual se puede seleccionar las composiciones más óptimas. Para recopilar y analizar estos datos, también se utilizan métodos técnicos modernos: por ejemplo, el que mencionamos anteriormente en una publicación sobre big data en el futbol.

Por eso, físicos japoneses liderados por Keiko Yokoyama de la Universidad de Nagoya decidieron describir el comportamiento colectivo de los atletas en los juegos de equipo, utilizando para esto no análisis estadísticos o métodos de computadora, sino modelos físicos más intuitivos. Para ello, observaron uno de los ejercicios estándar ("triángulo"), el cual se utiliza, por ejemplo, durante un entrenamiento de fútbol para simular las situaciones comúnmente encontradas en el juego, y mejorar la sincronización de las acciones en el campo. El ejercicio consiste en que tres jugadores se colocan en el vértice del triángulo y se pasan la pelota el uno al otro, tratando de mantenerla el mayor tiempo posible, sin que un cuarto jugador intercepte el balón.


Modelo geométrico que describe la posición de los jugadores durante el ejercicio "triángulo"
K. Yokoyama y otros / Physical Review E, 2018

Para describir esta situación, se propuso un modelo simple en el que cuatro jugadores eran puntos movibles con posiciones cambiantes, resultando en un triángulo con los jugadores que tenían la pelota y cambiando constantemente la longitud de los lados y el ratio de los ángulos. Usando este modelo, los científicos trataron de describir los datos obtenidos en el experimento, que involucró a 32 jugadores: 16 atletas experimentados y 16 principiantes. Resultó que la dinámica del movimiento de jugadores experimentados y principiantes es significativamente diferente. Así, en el primer caso, los jugadores tratan de estar situados en los vértices de un triángulo equilátero, y cada uno de los tres vértices del triángulo se desvía sólo ligeramente en 60 grados. El triángulo de los jugadores principiantes cambia su geometría muchas más veces, y las acciones de los jugadores están muy mal coordinadas entre sí.


Datos experimentales que describen el cambio de los ángulos en el triángulo de los jugadores a lo largo del tiempo. En la parte superior hay datos para jugadores experimentados, abajo: para principiantes
K. Yokoyama y otros / Physical Review E, 2018

Para describir los resultados empíricos, se propuso utilizar el modelo de las interacciones sociales, el cual incluye cuatro jugadores con su papel particular: un pasador, un receptor o un jugador libre - en un triángulo, o un defensor que tiene que interceptar el balón. En cada transferencia, los roles cambian, moviéndose en sentido horario o antihorario. 

La interacción entre los jugadores describió tres tipos de fuerzas: una fuerza de cooperación, la cual es responsable de la repulsión y atracción de los jugadores en el triángulo; la fuerza de evitación, la cual no le permite al jugador en el triángulo acercarse demasiado a la defensa, y las fuerzas espaciales, que no permiten a los jugadores desviarse fuertemente del centro de la zona de juego.


Representación esquemática de posibles tipos de comportamiento sincronizado de los jugadores en el triángulo: "rotación", en la que la pelota pasa entre los tres jugadores o en sentido antihorario, y "antifase parcial", cuando la pelota alterna entre solo dos jugadores en un triángulo de tres
K. Yokoyama y otros / Physical Review E, 2018

Para evaluar matemáticamente la contribución de cada una de las tres fuerzas, los científicos realizaron simulaciones por computadora de este sistema, excluyendo alternativamente una de sus fuerzas. Resultó que de estas tres fuerzas el mayor efecto en la sincronización de las acciones, la tiene la fuerza cooperativa, que describe la interacción entre los socios. Esto es lo que distingue a los jugadores experimentados de los principiantes: la capacidad de determinar rápidamente la posición de los socios en el sitio y moverse, al mismo tiempo que se ubica en él. Las otras dos fuerzas también influyen en la dinámica de todo el sistema, pero no son tan grandes como la fuerza cooperativa.

Tal modelo, incluidas estas tres fuerzas en la relación encontrada, fue suficiente para una descripción bastante precisa del comportamiento colectivo de los jugadores en el ejercicio. Incluso, fue posible describir con éxito una diferencia entre jugadores principiantes y expertos. 

Los científicos señalan que la descripción con el modelo propuesto de sistemas más complejos, que incluye más jugadores, ayudará a describir las características del comportamiento colectivo de los jugadores en partidos reales. Además, dicho modelo se puede utilizar con fines educativos para ayudar a los atletas novatos a mejorar sus habilidades de trabajo en equipo.

Por otro lado, los autores del estudio señalan que el modelo desarrollado puede ser utilizado no sólo para describir las interacciones del equipo en los deportes, sino también para el estudio de la dinámica del movimiento colectivo de animales en las manadas, por ejemplo, durante el ataque de un depredador o las hormigas mientras construyen un hormiguero.

Para describir los movimientos de los atletas durante los juegos a menudo utilizan enfoques de otras secciones de la física. Por ejemplo, la hidrodinámica francesa ha demostrado que el movimiento de los jugadores en el campo durante un partido se puede comparar con el movimiento turbulento de partículas líquidas en volúmenes limitados.

 

Alexander Dubov
traducido por Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma

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