geometria nos penaltis

Futebol e matemática
A geometria do pênalti
Antonio Rodrigues Neto*
Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação
No campo de futebol, dentro da grande área, há uma marca a 11 metros do ponto médio da linha do gol, para que seja feita a cobrança de uma falta chamada "pênalti". O goleiro fica sobre essa linha, entre duas traves que são paralelas, com uma distância entre elas de 7,32 metros, e sob uma terceira trave, cuja borda fica a 2,44 metros do solo.

Com essas informações, para realizar uma análise geométrica utilizaremos a cor azul para as traves verticais, a cor laranja para a trave que fica sobre a cabeça do goleiro e a cor vermelha para representar a distância de 11 metros da marca do pênalti até a linha do gol:

A cobrança usual do pênalti é feita por meio de um tiro direto, e uma das consequências é que a trajetória da bola, em função da distância e da velocidade, pode ser considerada, em grande parte das experiências, uma linha reta. Assim, faremos a visualização da vista lateral desses chutes, pontilhando as trajetórias das bolas em direção ao gol:

No esquema dessa vista lateral, identificamos vários triângulos retângulos, nos quais a linha vermelha e a trave azul são os catetos, enquanto que a linha pontilhada é a hipotenusa. Das três medidas, somente o cateto de cor vermelha é constante, com valor igual a 11 metros, enquanto que as outras duas mudam de valor conforme o ângulo formado entre a linha pontilhada e a linha vermelha.

Para organizar o nosso estudo, representaremos esse ângulo pela letra G; a medida da altura que a bola passa pela trave por y (cor azul); e o comprimento da linha pontilhada por x:

As relações matemáticas entre essas medidas, sejam elas constantes ou variáveis, podem ser exploradas a partir das definições do cosseno, do seno e da tangente, tendo como referência o ângulo G. No entanto, se quisermos descobrir o valor aproximado de G, para que a bola passe rente à parte inferior da trave que se