הפיסיקה של כדור המזל

עם האולימפיאדה בימים האחרונים שלה, היו הרבה הזדמנויות לראות את אחד המשקפיים המוזרים ביותר המסתורי ביותר בספורט: knuckleball. גם אם מעולם לא שמעת על knuckleball, כנראה ראית את זה קורה ממש מול העיניים שלך. Knuckleball הוא בעצם כאשר קליע כדורית הוא נפגע או נזרק כך הספין של הכדור הוא ממוזער, יצירת מסלול זיגזג בלתי צפוי שיכול לתפוס את הקבוצה ההפוכה (כמו גם את השחקנים על הצוות של עצמו) בהפתעה.

השם נגזר מהכדורים הישנים של בייסבול בימים הראשונים של מייג 'ור ליג בייסבול (בעיקר אדי Cicotte של שיקגו וייט סוקס) השתמשו כדי לאחוז את הכדור עם פרקי האצבעות שלהם לפני לזרוק. המטרה היא לתת את הכדור כמות קטנה של סיבוב סיבוב ככל האפשר.

פעולה זו גורמת למסלול המגרש המושפע מהוריאציות של זרימת האוויר המסייעת בהבדלים בין החלקים החלקים של הכדור לבין התפירה הגסה יותר של התפרים (או כך זה הרעיון - יותר על הסיבה לכך שהדבר אינו נכון כלל). בעיקרו של דבר, אתה מכריח את זרימת האוויר ליצור גרר אסימטרי שיוצר זיגזג כמו המגרש. הכדור, בדרכו לכוכב הבית שלו, יהיה בעצם נראה כמו הצד המרפרף שלו לצד או למעלה ולמטה.

כמובן, אתה לא רוצה לזרוק כדור שיש לו לא ספין - רק אחד קטן שבו הכדור מכסה את המרחק מבלי להשלים יותר מחצי סיבוב. אתה יכול לשקול את knuckleball גרסה הפוכה של כדורגל בעיטות חופשית מפותלת שבו המטרה היא להחיל ספין נמרץ מאוד על הכדור כדי לגרום לו לנוע בכיוון אחד.

מנסה לזרוק כדור זה סף צרות מאוד צרות היא משימה מפרכת מאוד - וזה הסיבה כל כך מעט כדים ששיחקו את המגמות יש לשכלל את זה. יתר על כן, מהירות היא מדורג בראש הדירוג בהערכת pitchers - ובגלל knackleball נע לאט יותר מכל סוג אחר של המגרש, יש פחות תמריץ בימים אלה להיות מושלם.

למרות knackleballs הם הבולטים ביותר לראות בייסבול, הם מתרחשים גם בספורט כמו כדורגל וכדורעף - אך הם גם מוזרים באופן מוזר במשחקים כמו טניס שולחן, סקווש, וכדורסל. וגם רבים של ספורט אלה, את הכדורים חוסר תפרים או רמה גבוהה של אסימטריה על פני השטח. אז למה אנחנו עדיין רואים knuckleballs בספורט אחרים?

שאלה זו מביאה אותנו זוג מחקרים על הפיזיקה של knackleballs כי דינאמית נוזלים חוקר Baptiste Darbois Texier עבד על. בשנת 2012, באמצעות ניסוי דינמי נוזלים שהפיל פלדה, זכוכית, חרוזים מפלסטיק בגדלים שונים למים, היא ועמיתיה מצאו כי כדור בזרימה - כמו knuckleball - יחווה תופעה שבה כוח גרור על האובייקט מתחיל ירידה חדה. כוח הצידה swoops ב גורם "משבר גרור" - גורם הכדור להתנודד קדימה ואחורה ו נעה קדימה.

במחקר חדש שפורסם בחודש שעבר בלבד כתב עת חדש לפיסיקה, Texier והצוות שלה השתמשו בבדיקת מנהרות הרוח כדי לאפיין טוב יותר את התנהגותם של כדורי המפרק ולשחזר את תנועותיהם בסביבה מבוקרת. בעזרת מנגנון "בועט", שנבנה באופן מותאם אישית, כדי ליצור כדורי רגל בכדורגל, הצוות מצא ש"כל הכדורים העפים באוויר במהירות כזו וללא ספין עשויים לעקוב אחר מסלול זיגזג, גם אם אין להם תפרים ", אומר Texier הפוך. "עובדה זו מוכיחה כי כדור שאינו מסתובב וחלק נעים באוויר חווה תנודות כוחות להרים אשר מסוגלים לייצר מסלולים לא ישר."

זה בניגוד לרעיון הקודם כי הסביר מסלולי זיגזג של כדורי ספורט עם נוכחות של תפרים כמות קטנה של ספין. Texier אומר חלק הניסוי הכרוך בבדיקת התנועה של כדורי bocce חלקה ירד למים. "המסלולים הלא-ישרים של כדורים צפופים וחלקים כאלה היו בלתי צפויים עבורנו", היא אומרת. "אורך הגל זיגזג היה הרבה יותר גדול מאשר מרחק הירי הממוצע נתקל בתחום הספורט. עובדה זו מסבירה מדוע נתיבי זיגזגים לעולם אינם נצפים בבוצ'ה ".

שאלה גדולה נותרת ספציפית לבייסבול, עם זאת: האם היינו רואים כדורי מפרק אם החפץ היה חלק וחלק? לטקסייה אין תשובה לכך, אבל נותרה השאלה הבאה שנותרה לענות עליה.