Мяч для гольфа — один из самых узнаваемых спортивных снарядов: маленький белый мячик диаметром около 43 мм, твёрдый, покрытый сотнями небольших ямок. Зачем их там делают?
Первыми мячами для игры в гольф были деревянные шарики, изготовленные из деревьев лиственных пород. В XVII появились кожаные мячики, набитые гусиными перьями.
Только в XX веке появились «твёрдые» мячи, для изготовления которых использовались гуммиарабик или синтетические смолы.
Игроки в гольф быстро обнаружили, что потрёпанные мячи летели дальше, чем новые. Казалось, что вмятинки увеличивают длину броска. Но как именно это происходит?
Когда мяч летит, воздух обтекает его поверхность. Характер обтекания сильно влияет на сопротивление и, следовательно, на дальность полёта мяча. У гладких мячей в полёте пограничные слои воздуха срываются и не успевают зайти за мяч. Это образует зону пониженного давления позади мяча, которое словно затягивает его назад и таким образом увеличивает сопротивление.
Вмятины на мяче задерживают отделение пограничных слоев воздуха. Они проникают за мяч, из-за чего позади него давление не уменьшается, и сопротивление оказывается значительно ниже. Мяч с ямками летит быстрее и почти в два раза дальше, чем гладкий.
Кроме того, уменьшение сопротивления, создаваемого срывающимся с поверхности мяча воздухом, увеличивает подъёмную силу. Что, в свою очередь, улучшает подкрученные удары, усиливая искривление траектории из-за подкрутки. Опытным путём было установлено, что оптимальное число ямок на мяче – от 300 до 500. Обычно производители делают чётное число ямок, мячи с нечётным числом встречаются реже. Есть даже мнение, что на каждой фабрике есть человек, который проверяет и тщательно считает количество ямок, но это не точно😁
Но почему тогда не все мячи имеют такую поверхность? Почему, например, теннисный мяч пушистый?
Дело в другой технике удара. Современная техника игры в теннис подразумевает не плоское отражение мяча от подставленной ракетки, а скользящие удары. При этом мяч цепляется ворсом за струны ракетки. Игрок задаёт траекторию и скорость полёта мяча при помощи контакта с ракеткой, и управлять гладким мячиком было бы гораздо сложнее.
Кроме того, пушистый ворс увеличивает аэродинамическое сопротивление и уменьшает скорость полёта мяча, что позволяет игрокам удерживать её в пределах человеческого восприятия: около двухсот километров в час. Для сравнения, мячи для гольфа летают намного быстрее: рекорд скорости такого мяча – 339 километров в час!
А вот попытки нанести специальные бороздки на футбольный мяч часто заканчивались неудачей. Это произошло, например, с Adidas Jabulani — официальным мячом Чемпионата Мира 2010 в Южной Африке. Оболочка этого мяча состояла всего из восьми частей, и, следовательно, из меньшего числа швов. Излишнюю гладкость мяча компенсировали специальные бороздки на его поверхности.
По замыслу конструкторов, эти бороздки должны были удерживать пограничный слой, избавив полёт от случайных отклонений, и уменьшить лобовое сопротивление, чтобы мяч летел быстрее и дальше. Однако оказалось, что на поверхности мяча пограничный слой держится хуже, а вихри срываются слишком рано.По отзывам игроков, мяч получился абсолютно неуправляемым и вилял из стороны в сторону. Фабио Капелло, на тот момент главный тренер сборной Англии, заявил, что Jabulani – худший мяч, который он когда-либо видел.
Смотрите новые видео на youtube.com/@PhysFromPobed
Приобретайте наши конструкторы на fizikits.ru