Наука крученых мячей: как физика воздуха меняет траекторию полета
Траектория полета мяча — будь то бейсбол или крикет — подчиняется строгим законам аэродинамики. Ведущий канала Veritasium объясняет, как за счет манипуляций с поверхностью мяча и его вращения можно заставить снаряд отклоняться в сторону, создавая эффект, который десятилетиями оставался загадкой для многих игроков и зрителей.
🏏 Секрет «магического» крикета 0:13
Основной принцип движения мяча по кривой заключается в управлении потоками воздуха. Если на одну сторону мяча приклеить полоску, она начнет отклоняться. Это происходит потому, что воздух, обтекающий мяч, при встрече с препятствием (швом) становится турбулентным.
- Турбулентный поток: Воздух задерживается на поверхности мяча дольше, чем при ламинарном обтекании.
- Отклонение: Из-за разницы в силе прилипания воздуха возникает результирующая сила, толкающая мяч в сторону, противоположную турбулентной зоне.
В крикете шов расположен посередине, но если мяч летит под углом, воздух обтекает гладкую сторону плавно, а с шероховатой стороны из-за шва становится турбулентным. В результате мяч отклоняется в сторону шероховатой части. Игроки активно поддерживают этот эффект, полируя одну сторону мяча и оставляя другую шершавой.
⚾ Бейсбольные хитрости и эффект Магнуса 1:46
Традиционный «кервбол» в бейсболе обычно полагается на эффект Магнуса: вращение вокруг вертикальной оси заставляет мяч отклоняться влево или вправо. Однако существует и «скаффбол» (от англ. scuff — царапать) — незаконный метод, при котором одну сторону мяча намеренно делают шероховатой, чтобы он вел себя подобно мячу для крикета.
Недавние исследования показали неожиданный эффект: даже с симметричным швом бейсбольный мяч может менять траекторию из-за расположения оси вращения.
- Механика гладкого пятна: Если ось вращения проходит через точку, удаленную от шва, на одной стороне мяча образуется «гладкое пятно».
- Отклонение: Мяч всегда будет отклоняться в сторону, противоположную гладкому участку.
В апреле текущего года это явление было зафиксировано во время реального бейсбольного матча. Камеры впервые запечатлели, как мяч отклоняется в сторону, противоположную ожидаемой, что подтвердило теорию ведущего о влиянии ориентации оси вращения на аэродинамику.
