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domingo, 14 de septiembre de 2014

LIBRO BILLAR METÓDICO-16

LEY DE CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO 
La Física establece que la suma de las cantidades de movimiento de cada bola antes de la colisión es igual a la suma de las cantidades de movimiento de cada bola después de la colisión. La cantidad de movimiento o momento lineal se define como la multiplicación de la masa por la velocidad. Supongamos que la bola 1 llega a la bola 2 con una velocidad incidente v, después del impacto la bola 1 sale con velocidad v1 y la bola 2 con velocidad v2. 
Vamos a hacer la aproximación de que las velocidades no se ven afectadas por el rozamiento, o sea, que las bolas mantienen la velocidad que tengan adquirida en cada momento. Sabemos que esto no es cierto ya que el rozamiento hace que las bolas se vayan frenando y tarde o temprano se paren. Considerando que las masas de ambas son iguales podemos también considerar que el rozamiento afecta por igual tanto a una como a otra, por eso en principio podemos despreciarlo, más aún si solo tenemos en cuenta el momento breve del impacto y los primeros momentos de salidas de las bolas. 
El principio de conservación establece que mv = mv1 + mv2, o bien v = v1 + v2. Esta ecuación iguala, como puedes ver, la velocidad de la bola 1 antes de golpear a la 2 con la suma de las velocidades de ambas después del choque. Dicho de otra manera: la suma de las velocidades de las dos bolas después de la colisión debe coincidir con la velocidad de la bola 1 no solamente antes de que choque sino incluso como si la bola 1 no hubiera chocado con la bola 2 y siguiera hacia delante en su trayectoria inicial. 
Dado que estamos considerando que las velocidades no se ven afectadas por el rozamiento de una forma significativa al menos en los primeros momentos después de la colisión, podemos considerar que las velocidades sean constantes antes de la colisión para la bola 1 y después de la colisión para las bolas 1 y 2. Esto significa que recorrerán iguales espacios para iguales tiempos para cada una de las bolas.
 
Una última cuestión a tener en cuenta: el movimiento de las dos bolas después de la colisión hace que se separen, no obstante hay entre ellas un centro de masas que está justamente en el centro de la distancia  entre ambas.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En el diagrama podemos ver diferentes momentos (T1 a T9) de las posiciones de las bolas. Desde T1 hasta T5 la bola 1 viaja a una velocidad constante de 1,15 m/s mientras que la bola 2 evidentemente está en reposo. El choque se produce justamente en el instante T5. La línea roja indica la trayectoria del centro de masas que siempre es un punto medio del segmento que en cada momento forman las dos bolas. 
De T5 en adelante ya ha sucedido la colisión. Con las bolas celestes se representa la bola 1 como si no hubiera chocado con la bola 2. En este caso las velocidades y los ángulos de salida de cada bola son los indicados (0,78 m/s y 47,5º para la bola 1 y 0,85 y 42,5º para la bola 2). 
Para explicar estos valores de salida necesitamos el principio de conservación de la energía cinética además del principio de conservación de la cantidad de movimiento. De ellos dos deducimos:
 
v = v1 + v2 y v2 = v12 + v22, siendo: v el vector velocidad de la bola 1 antes de la colisión y v su módulo, v1 el vector velocidad de la bola 1 después de la colisión y v1 su módulo, y v2 el vector velocidad de la bola 2 después de la colisión y v2 su módulo. 
La descomposición de la ecuación vectorial nos lleva a: v = v1cosq1 + v2cosq2 y v1senq1 = v2senq2, siendo q1 y q2 los ángulos de salida de las bolas 1 y 2 respectivamente en relación a la dirección de v. 
Si elevamos al cuadrado la ecuación vectorial obtenemos: 
v2 = v12 + v22 + 2 v1·v2 cosq, siendo q el ángulo formado por v1 y v2 
Del principio de conservación de la energía cinética obtenemos: v2 = v12 + v22, que aplicada a la ecuación anterior nos lleva a v1·v2 cosq = 0, de donde q = 90º. Es decir: v1 y v2 son perpendiculares y por tanto forman entre sí 90º. 
En tal caso se debe verificar entonces: v1 = v senq2 y v2 = v cosq2 
Lo anterior implica que si la bola 2 sale en una dirección que coincide con la línea que une los centros de ambas bolas en el momento de la colisión, la bola 1 debe salir por la línea tangente del punto de contacto de ambas. Realmente estas son las salidas iniciales aunque posteriormente pueden sufrir curvas como ya veremos más adelante. Estas curvas son consecuencias del punto de ataque alto o bajo en la bola 1 y de los efectos laterales. En principio consideraremos que la bola 1 ha sido golpeada justo en su centro geométrico y con taco plano.
 
Vamos a estudiar ángulos de salida y velocidades de salida de cada bola después de la colisión desde una situación de choque de bola llena hasta que la bola 1 pasa rozando a la bola 2. Como algunas de las teorías hacen alusiones a las tomas de bola, o incluso en el lenguaje coloquial de las tres bandas, consideraremos la bola 2 dividida primero en 8 partes que darán lugar al cuadro I y después en 12 partes que darán lugar al cuadro II. Consideremos el siguiente diagrama en el instante que la bola 1 choca con la bola 2 suponiendo, como dije antes, que la bola 1 ha sido golpeada justo en su centro con taco plano y que no trae en principio ningún tipo de rotación (esta cuestión es realmente imposible ya que la bola 1 al rodar sobre el tapete antes de chocar con la bola 2 desarrolla una rotación en torno al eje horizontal perpendicular a la trayectoria, lo que supondrá realmente una curva de salida de la misma). 
 
senq2 = (x-R)/2R y cosq2 = (1- sen2q2)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CUADRO I
Toma de bola
x
senq2
cosq2
q2
q1
8/8=1
R
0
1
90º
7/8
1,25R
0,125
0,992
7,18º
82,82º
6/8=3/4
1,5R
0,25
0,968
14,48º
75,52º
5/8
1,75R
0,375
0,927
22,02º
67,98º
4/8=1/2
2R
0,5
0,866
30º
60º
3/8
2,25R
0,625
0,781
38,68º
51,32º
2/8=1/4
2,5R
0,75
0,661
48,59º
41,41º
1/8
2,75R
0,875
0,484
61,04º
28,96º
0/8=0
3R
1
0
90º
La velocidad de la bola 1 se obtiene multiplicando la velocidad de llegada por senq2 y la velocidad de la bola 2 se obtiene multiplicando la velocidad de llegada por cosq2. Comprueba que entre las tomas de bola 3/8 y 2/8=1/4 las velocidades de ambas son muy parecidas.
De los valores del ángulo q1 en función de la toma de bola se deduce que la zona aproximada entre ¼ y ¾ de bola es la más fiable o menos sensible a los cambios en la dirección de la bola 1 y de la bola 2. En la medida de lo posible hay que intentar tomar siempre una cantidad de bola entre ¼ y ¾, y procurar evitar toma fina o llena. Esta consideración puede facilitar muchísimo la fiabilidad de la trayectoria que se pretenda en cada momento.
La extensión en el tema de la toma de bola se debe a la enorme importancia que este factor tiene en el desarrollo del juego del billar. Hasta ahora es un concepto que el billarista utiliza de una forma intuitiva. He podido comprobar que lo que uno entiende como media bola por ejemplo a otro le parece diferente. Realmente es a partir de la toma de bola cuando un jugador decide el resto de las variables: ataques altos o bajos, efectos laterales, velocidad, alargamiento del golpe, ángulo del taco. Esto implica que debe tener muy claro para cada posición qué cantidad de bola debe tomar. La situación más frecuente, por lo dicho anteriormente, y más fácil es entre ¼ y ¾  bola siendo por tanto la media bola la situación intermedia. Vuelvo a insistir, por la importancia que tiene, que el cuarto de bola o un poco más implica velocidades muy parecidas de la 1 y la 2. Esto debe tenerse en cuenta de una manera especial para evitar retruques no deseados o para el juego de la preparación. Pero también deberá tenerse en cuenta cuando un determinado sistema numérico o geométrico sugiere un alto riesgo de retruque. El jugador de billar es mucho más que imprimir un simple cuarto de bola y un efecto 2 por ejemplo.
 
Otros métodos basados en tomas de bola utilizan la división de la bola 2 dividiéndola en 12 partes. En tal caso los resultados son los del cuadro II.
CUADRO II 
Toma de bola
x
senq2
cosq2
q2
q1
12/12 = 1
R
0
1
0
90º
11/12
1,167R
0,083
0,997
4,76º
85,24º
10/12
1,333R
0,167
0,986
9,61º
80,39º
9/12 = ¾
1,5R
0,25
0,968
14,48º
75,52º
8/12
1,667R
0,333
0,943
19,45º
70,55º
7/12
1,833R
0,417
0,909
24,65º
65,35º
6/12 = ½
2R
0,5
0,866
30º
60º
5/12
2,167R
0,583
0,812
35,66º
54,34º
4/12
2,333R
0,667
0,745
41,84º
48,16º
3/12 = ¼
2,5R
0,75
0,661
48,59º
41,41º
2/12
2,667R
0,833
0,553
56,41º
33,59º
1/12
2,833R
0,917
0,399
66,49º
23,51º
0/12 = 0
3R
1
0
90º
Las conclusiones son similares a las del cuadro anterior, observa de nuevo como se igualan las velocidades de las bolas 1 y 2 cuando se toma entre ¼ y 1/3.