La física escondida en el videojuego FIFA

La física está presente a nuestro alrededor. Podemos crear ecuaciones matemáticas capaces de imitar (y así predecir) fenómenos físicos que ocurren a nuestro alrededor. Y uno de los grupos que mejor conocen algunas de estas ecuaciones es el equipo de físicos encargados del desarrollo de la famosa saga de videojuegos de FIFA.

Cada año la compañía de videojuegos EA Sports saca al mercado un juego de fútbol llamado FIFA, actualizando los equipos y el nombre de todos los jugadores de la temporada. Cada año (ahora toca el FIFA14) mejoran los gráficos y aumentan el realismo con el que se mueven los jugadores, pero este año el equipo de desarrollo del juego se ha enfrentado a un problema que llevan arrastrando juegos atrás, un problema del que quizá te hayas percatado: el balón de fútbol.

Desde el punto de vista de la física, el fútbol se puede resumir en realizar lanzamientos controlados de un balón entre diferentes jugadores. Las fórmulas matemáticas que se aplican al lanzar una piedra al aire y que vuelva a tu mano debido a la fuerza de gravedad también pueden ser aplicadas en el disparo a portería de un jugador. A algún estudiante le deben sonar las ecuaciones de movimiento uniforme y movimiento uniformemente acelerado, que permiten predecir la velocidad y la posición a lo largo del tiempo de cualquier objeto en el aire siempre que se especifique una velocidad y posición inicial. Dentro de la física este grupo de ecuaciones, junto a otras más complejas, se agrupan en el campo de la balística. Estas ecuaciones son usadas por la policía para hacer simulaciones que determinan la posición de un francotirador usando la posición del orificio de la bala y la velocidad a la que se produjo el impacto. Estas ecuaciones sirven para cualquier objeto con impulso, ya sea un balón de fútbol o una bala, solo hay que ajustar los parámetros.

El problema en los juegos de FIFA es que el balón no se comporta como debería. Se han usado las ecuaciones físicas tradiciones para estas parábolas y la velocidad inicial de propulsión del balón viene determinada por la experiencia del jugador que da la patada. Sin embargo, a veces es posible observar que el balón se mueve demasiado despacio y se queda suspendido en el aire más de la cuenta, llegando a caer más lejos de lo que sería realista. Este problema se repite en todos los FIFA anteriores, así que se convocó a un equipo de físicos a determinar donde se situaba el fallo y arreglarlo. Tras una investigación de las ecuaciones comprobaron que el problema era en realidad muy simple: habían calculado de manera incorrecta como se comportaba el aire en el campo de fútbol.

Cuando lanzamos un balón de fútbol, el balón viaja gracias a la fuerza con la que lo hemos empujado, pero esta no es la única fuerza que recibe el balón: el aire roza contra el balón y lo obliga a frenarse. Con objetos grandes, como balones o piedras, el efecto es sutil, pero sin embargo se observa perfectamente con la trayectoria que realiza una pluma si la lanzamos al aire: no llega excesivamente lejos y cae lentamente, a pesar de que tanto el balón como la pluma deberían tener la misma velocidad de caída independientemente de su peso. Esta resistencia al aire, presente en la vida real pero simplificada o ignorada en las ecuaciones de física que nos ponen en la escuela, es la que curiosamente falla en las simulaciones balísticas del FIFA, dando esos comportamientos extraños del balón en el videojuego.

Otro proceso que había sido ignorado en los juegos del FIFA son las rotaciones del balón. En el mundo real, un balón de fútbol no es un simple punto en la pantalla, sino que es capaz de balancearse y rotar sobre sí mismo mientras está en el aire. Aquí entra en juego el efecto Magnus, en el que se observa que si un objeto gira en el aire en una dirección, la fuerza de rozamiento del aire es desigual, provocando un desplazamiento de la trayectoria del balón en la dirección opuesta. Este proceso físico es intuitivamente conocido por los futbolistas a la hora de realizar un disparo con efecto: golpean el balón con cierto ángulo provocando su giro y creando una trayectoria difícil de predecir para el portero. Al tener ignorado el rozamiento del aire, este tipo de disparos eran imposibles en los anteriores FIFA, como mucho, era posible simular de forma poco realista la curva al indicar al juego que se quería un golpe con efecto.

Al parecer, en el recién sacado FIFA14 han logrado solucionar todos estos problemas y el balón se comporta más como un balón real. Por supuesto, aun habría muchas componentes caóticas que difieren con la realidad: el rodamiento del balón sobre cada brizna de hierba, el ángulo exacto del contacto del balón con el pie del jugador, o el movimiento del balón frente a un regateo. Cada una de estas características requiere de nuevas y a veces muy nuevas ecuaciones matemáticas que debe resolver nuestra consola. Aunque quizá no sean tan necesarias, al fin de al cabo, solo es un juego.

Fuente | Scientific American