Una conversazione all’inizio del 1900:
Tom: Jerry, sto entrando nel campo da golf. Sentiti libero di unirti a me.
Dovrei selezionare la palla più liscia possibile dal cesto. Ops! Ne è rimasta solo una inutilizzata. Lasciami usare l’ultima.
Jerry: Che cattiveria! Non ho scelta.
Tutti preferiscono giocare con una pallina nuova. Il concetto è che le palle più lisce hanno meno resistenza a viaggiare nell’aria, quindi viaggiano più a lungo. Alla fine del primo round:
Tom: Cosa è successo? In linea di principio, la palla che ho colpito avrebbe dovuto percorrere una distanza maggiore, ma non è così.
Questa era l’idea alla base delle irregolarità o dei “semplici” in una palla da golf. Da allora, sono state fatte molte ricerche per scoprire la combinazione perfetta delle irregolarità.
Sì, avete letto bene, la combinazione perfetta (simmetria) per l’irregolarità: Fossette e fluidodinamica
Le fossette della pallina da golf e il loro impatto sulla pallina che viaggia nell’aria possono essere descritte usando la fluidodinamica.
Fondamentalmente, ci sono due tipi di flussi fluidodinamici: laminari e turbolenti. In generale, molte applicazioni della vita reale sono di natura turbolenta. Questo può essere generalmente ottenuto da un fattore chiamato numero di Reynolds. Nello scenario attuale, quando la sfera è liscia, dà luogo a qualcosa di simile a un flusso laminare. In questo caso, il flusso fluido a valle si stacca dalla superficie della sfera sotto forma di vortici. Questo fenomeno è chiamato separazione del flusso, che dà origine a una scia viscosa dietro la pallina che la rallenta.
Cosa fanno le fossette della pallina da golf? Le fossette agiscono come turbolatori artificiali, creando una turbolenza vicino alla superficie della palla e creando due strati d’aria che girano intorno alla palla. Lo strato superiore va più veloce dello strato inferiore, cioè l’aria si aggrappa alla superficie della palla, che crea turbolenza. Questo riduce la resistenza e aiuta la palla a viaggiare più lontano di una palla liscia. Questo è un altro nuovo termine: resistenza. La resistenza è una componente della forza che nasce come risultato di una differenza di velocità di un corpo solido e fluido, e si oppone al movimento solido attraverso l’aria – in questo caso, la pallina da golf. Una pallina da golf con le fossette ha probabilmente solo la metà della resistenza di una pallina liscia. Ora torniamo alla nostra storia; la riduzione della resistenza permette al volo della pallina da golf di essere più veloce grazie alla minore resistenza.
Similmente alla resistenza, esiste un’altra componente chiamata “portanza”. La portanza si verifica quando il fluido è girato dal solido, che crea una forza opposta. Se la palla gira in un modo che spinge l’aria verso il basso, allora la palla sperimenta una forza di sollevamento verso l’alto. Una cosa importante da notare è che questo fattore entra in gioco solo quando la palla gira. Perché? L’azione di rotazione rende la pressione dell’aria sul fondo della palla più alta di quella sulla parte superiore, e questo squilibrio crea una forza verso l’alto sulla palla. La rotazione della palla contribuisce alla metà della portanza di una palla da golf. L’altra metà della portanza è fornita dalle fossette della pallina da golf, che permettono di ottimizzare la forza di portanza.
Discutiamo l’aerodinamica della palla da golf in modo più dettagliato. Quando la pallina gira intorno ad un asse perpendicolare al piano in cui viaggia, sperimentiamo la portanza. E se la rotazione avviene intorno a uno qualsiasi degli altri due assi? Questo è il famoso calcio a razzo di Roberto Carlos o Beckham nel calcio. La palla arriva a viaggiare come un proiettile, e questo effetto è chiamato “effetto Magnus”. Un effetto simile può essere visto nel gioco del cricket quando un lanciatore veloce cerca di far oscillare la palla.
Il numero di fossette sulla pallina da golf è solitamente tra 330 e 500. Le palline da golf sono di solito ricoperte di fossette in modo altamente simmetrico. La pallina vacillerà se non è simmetrica, o il suo volo dipenderà da quale parte della pallina è rivolta in avanti o di lato mentre la pallina gira.
Supponiamo che ci siano fossette solo su un lato della palla. La palla tende a curvare verso il lato con le fossette poiché la scia è generata verso il lato che è liscio. Per esempio, se la pallina mostrata nella figura seguente viene colpita lungo la stessa direzione di osservazione, viaggerà verso sinistra.
Spero che questo articolo sia stato utile per capire l’aerodinamica della pallina da golf e l’impatto della fluidodinamica nello sport. Se volete provare una simulazione da soli, potete creare un account gratuito SimScale e iniziare un’analisi in pochi minuti. Funziona al 100% nel cloud, quindi non è necessario alcun hardware o installazione.
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