Op maandag 17 juni 2024 speelde België tegen Slowakije in de poolfase van het Europees Kampioenschap voetbal. De wedstrijd eindigde in een 0-1 overwinning voor Slowakije. Tijdens de wedstrijd werden twee doelpunten van België door de videoscheidsrechter (de VAR) afgekeurd. Bij de eerste goal was er sprake van buitenspel, bij de tweede goal raakte Loïs Openda de bal met zijn hand.
Onderstaande video is een samenvatting van de wedstrijd. Bekijk de video in ieder geval van 3.02 tot en met 4.05.
In figuur 1 zie je een screenshot uit de video.
In beeld staat een klein grafiekje. Deze piek geeft de versnelling van de bal aan. Op het moment dat de bal in buurt van de hand van Openda is, zie je de piek.
a) Leg uit dat uit figuur 1 geconcludeerd kan worden dat Openda hands maakt. Gebruik één van de wetten van Newton.
We zien dat de bal een versnelling ondervindt op het moment dat er wellicht contact is tussen Openda en de bal. Volgens de tweede wet van Newton moet er op dat moment dus ook een kracht werken op de bal. Openda moet de bal dus aangeraakt hebben. Er is dan dus sprake van hands.
De grafiek lijkt te suggereren dat de versnelling van de bal 0 is op de momenten dat geen speler contact maakt met de bal. Dat is in werkelijkheid niet het geval.
b) Geef aan wat de versnelling van de bal is op die momenten. Verwaarloos hierbij de invloed van wrijvingskrachten.
Op die momenten werkte alleen de zwaartekracht op de bal. De bal ondervond dus de valversnelling: g = (-) 9,81 m/s².
c) Wat is er in de grafiek dus waarschijnlijk op de verticale as uitgezet?
De versnelling ten opzichte van de valversnelling .
Om goed te kunnen begrijpen hoe deze versnelling gemeten kon worden, moeten we eens goed naar de officiële bal van het toernooi kijken. Deze bal heeft de naam Fussballliebe en staat afgebeeld in figuur 2.
Op het oog is dit een hele normale voetbal. Als je echter de binnenkant van de bal zou kunnen zien, zie je iets bijzonders. Zie figuur 3.
In het midden van de bal bevindt een kleine sensor, een zogenaamde Inertial Measurement Unit (IMU). Het valt op dat de sensor met kabels zodanig gespannen is dat hij precies in het midden van de bal zit.
d) Bedenk waarom de sensor precies in het midden van de bal moet zitten.
Voor een bal is het belangrijk dat het massamiddelpunt (of zwaartepunt) precies in het midden zit. Een bal met een excentrisch massamiddelpunt zal tijdens zijn vlucht tollen om dat massamiddelpunt. De bal als geheel zal dan zwabberen. De sensor moet daarom precies in het midden zitten.
De sensor mag niet te zwaar zijn. De massa van de sensor is 14 g.
e) Voer de volgende opdrachten uit:
- Zoek de minimale en maximale massa van een wedstrijdbal op.
- Bereken daarmee hoeveel procent van de massa van een wedstrijdbal maximaal afkomstig kan zijn van de sensor.
In de specificaties van de FIFA vind je dat een bal tussen de 410 en 450 gram moet wegen. Bij de lichtste bal zal de procentuele bijdrage aan de massa door de sensor het grootst zijn. We vinden dan: 14 / 410 * 100% = 3,4 %.
De sensor meet de versnelling en verstuurt deze 500 keer per seconde. Het is niet mogelijk om uitsluitend op basis van de gemeten versnelling te concluderen of een speler hands heeft gemaakt.
f) Leg uit wat er nog meer nodig is om te concluderen of een speler hands heeft gemaakt.
Een voetbal ondervindt tijdens de wedstrijd continu versnellingen. Er moet dus eerst een vermoeden zijn dat er contact is geweest tussen de bal en de hand (of arm) van een speler. De scheidsrechter kan dit tijdens de wedstrijd met het oog beoordelen. De VAR kan ook gebruik maken van videobeelden die gemaakt worden tijdens de wedstrijd. Als het vermoeden van hands er is, kan gekeken worden of er daadwerkelijk contact is geweest. Hiervoor kan de versnellingssensor gebruikt worden. De tijdlijn van de versnellingssensor moet dan dus wel kloppen met de videobeelden.
Tegenwoordig maakt men ook gebruik van zogenaamde tracking technologie. Hierbij worden 29 plekken van elke speler door 10 camera’s nauwkeurig gemeten. Met behulp van een computer kan vervolgens de positie en houding van elke speler gereconstrueerd wordt. Door deze beelden te combineren met de versnellingssensor in de bal kan ook door een computer vastgesteld worden of er hands gemaakt is.
