Una conversación a principios del siglo XX:
Tom: Jerry, voy a entrar en el campo de golf. No dudes en acompañarme.
Debo seleccionar la bola más suave posible de la cesta. ¡Uy! Sólo queda una sin usar. Déjame usar la última.
Jerry: ¡Eso es tan malo! No tengo otra opción.
Todo el mundo prefiere jugar con una bola nueva. La noción es que las bolas más lisas tienen menos resistencia para viajar por el aire, por lo tanto viaja una distancia más larga. Al final de la ronda 1:
Tom: ¿Qué acaba de pasar? En principio, la bola que he golpeado debería haber recorrido una distancia mayor, y no es así.
Esta era la idea que había detrás de tener irregularidades o «simples» en una bola de golf. Desde entonces, se ha investigado mucho para descubrir la combinación perfecta de las irregularidades.
Sí, has leído bien, la combinación perfecta (simetría) para la irregularidad.
Aerodinámica de la bola de golf: Hoyuelos y dinámica de fluidos
Los hoyuelos de la bola de golf y su impacto en la bola que viaja por el aire pueden describirse utilizando la dinámica de fluidos.
Básicamente, existen dos tipos de flujos fluidodinámicos: laminares y turbulentos. En general, muchas aplicaciones de la vida real son de naturaleza turbulenta. Esto se puede obtener generalmente a partir de un factor llamado número de Reynolds. En el escenario actual, cuando la bola es lisa, da lugar a algo parecido a un flujo laminar. En este caso, el flujo de fluido aguas abajo se desprende de la superficie de la bola en forma de vórtices. Este fenómeno se denomina separación de flujo, que da lugar a una estela viscosa detrás de la bola que la frena.
¿Qué hacen los hoyuelos de la bola de golf? Los hoyuelos actúan como turbuladores artificiales, creando turbulencias junto a la superficie de la bola y creando dos capas de aire que van alrededor de la bola. La capa superior va más rápido que la inferior, es decir, el aire se adhiere a la superficie de la bola, lo que crea turbulencias. Esto reduce la resistencia y ayuda a la pelota a viajar más lejos que una lisa. Este es otro término nuevo: la resistencia. La resistencia es un componente de la fuerza que surge como resultado de la diferencia de velocidad de un cuerpo sólido y uno fluido, y se opone al movimiento del sólido a través del aire, en este caso, la pelota de golf. Una pelota de golf con hoyuelos probablemente sólo tiene la mitad de resistencia que una lisa. Ahora volvemos a nuestra historia; la reducción de la resistencia permite que el vuelo de la pelota de golf sea más rápido debido a la disminución de la resistencia.
De forma similar a la resistencia, existe otro componente llamado «sustentación». La sustentación se produce cuando el fluido es girado por el sólido, lo que crea una fuerza opuesta. Si la pelota gira de forma que empuja el aire hacia abajo, entonces la pelota experimenta una fuerza de sustentación hacia arriba. Una cosa importante a tener en cuenta es que este factor entra en juego sólo cuando la pelota está girando. ¿Por qué? La acción de giro hace que la presión del aire en la parte inferior de la bola sea mayor que la presión del aire en la parte superior, y este desequilibrio crea una fuerza ascendente sobre la bola. El giro de la bola contribuye a la mitad de la elevación de la misma. La otra mitad de la sustentación es proporcionada por los hoyuelos de la bola de golf, lo que permite optimizar la fuerza de sustentación.
Discutiremos la aerodinámica de la bola de golf con más detalle. Cuando la bola gira alrededor de un eje perpendicular al plano en el que se desplaza, experimentamos sustentación. ¿Qué pasa si el giro es alrededor de cualquiera de los otros dos ejes? Es el mundialmente famoso tiro de Roberto Carlos o el cohete de Beckham en el fútbol. El balón se desplaza en forma de proyectil, y este efecto se llama «efecto Magnus». Un efecto similar se puede ver en el juego de cricket cuando un lanzador rápido intenta balancear la pelota.
El número de hoyuelos de la pelota de golf suele ser de entre 330 y 500. Las pelotas de golf suelen estar cubiertas de hoyuelos de forma muy simétrica. La bola se tambalea si no es simétrica, o su vuelo dependerá de la parte de la bola que esté orientada hacia delante o hacia los lados mientras la bola gira.
Supongamos que hay hoyuelos en un solo lado de la pelota. La pelota tiende a curvarse hacia el lado con los hoyuelos ya que la estela se genera hacia el lado que es liso. Por ejemplo, si la bola que se muestra en la siguiente figura está siendo golpeada a lo largo de la misma dirección de visión, se desplazará hacia la izquierda.
Espero que este artículo haya sido útil para entender la aerodinámica de la bola de golf y el impacto de la dinámica de fluidos en los deportes. Si quieres probar una simulación por ti mismo, puedes crear una cuenta gratuita en SimScale y empezar un análisis en pocos minutos. Funciona 100% en la nube, por lo que no se necesita hardware ni instalación.
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