Rozmowa we wczesnych latach 1900:
Tom: Jerry, wchodzę na pole golfowe. Zapraszam do mnie.
Powinienem wybrać jak najgładszą piłkę z kosza. Ups! Została tylko jedna niewykorzystana. Pozwól mi użyć ostatniej.
Jerry: That’s so mean! I don’t have a choice.
Każdy woli grać zupełnie nową piłką. Idea jest taka, że gładsze piłki mają mniejszy opór w podróży przez powietrze, stąd podróżują na większą odległość. Na koniec rundy 1:
Tom: Co się właśnie stało? W zasadzie piłka, którą uderzyłem powinna przebyć większą odległość, a tak nie jest.
To był pomysł na posiadanie nieregularności lub „simples” w piłce golfowej. Od tego czasu, wiele badań poszło w to, aby odkryć idealną kombinację nieregularności.
Tak, dobrze czytasz, idealna kombinacja (symetria) dla nieregularności.
Aerodynamika Piłki Golfowej: Wgłębienia i dynamika płynów
Wgłębienia w piłce golfowej i ich wpływ na piłkę podróżującą w powietrzu można opisać za pomocą dynamiki płynów.
Podstawowo, istnieją dwa rodzaje przepływów dynamicznych płynów: laminarne i turbulentne. Ogólnie rzecz biorąc, wiele rzeczywistych zastosowań ma charakter turbulentny. Można to ogólnie uzyskać z czynnika zwanego liczbą Reynoldsa. W obecnym scenariuszu, gdy piłka jest gładka, powstaje coś zbliżonego do przepływu laminarnego. W tym przypadku, przepływ cieczy w dolnej części kuli odrywa się od jej powierzchni w postaci wirów. Zjawisko to nazywane jest separacją przepływu, która powoduje powstanie lepkiego czadu za piłką, który ją spowalnia.
Co robią wgłębienia w piłce golfowej? Wgłębienia działają jak sztuczne turbulatory, tworząc turbulencje obok powierzchni piłki i tworząc dwie warstwy powietrza wokół piłki. Górna warstwa porusza się szybciej niż dolna, czyli powietrze przylega do powierzchni piłki, co tworzy turbulencje. To zmniejsza opór powietrza i pomaga piłce podróżować dalej niż w przypadku gładkiej powierzchni. Jest to kolejny nowy termin: opór powietrza. Opór jest składową siły, która powstaje w wyniku różnicy prędkości ciała stałego i płynnego, i przeciwstawia się ruchowi ciała stałego w powietrzu – w tym przypadku piłce golfowej. Wgłębiona piłka golfowa prawdopodobnie ma tylko około połowy oporu gładkiej piłki. Teraz z powrotem do naszej historii; redukcja oporu pozwala lotowi piłki golfowej być szybszym z powodu zmniejszonego oporu.
Podobnie jak opór powietrza, istnieje inny składnik zwany „uniesieniem”. Unoszenie występuje, gdy płyn jest obracany przez ciało stałe, co tworzy przeciwstawną siłę. Jeśli piłka obraca się w sposób, który popycha powietrze w dół, wtedy siła unosząca w górę jest doświadczana przez piłkę. Ważną rzeczą, którą należy zauważyć jest to, że ten czynnik wchodzi w grę tylko wtedy, gdy piłka się kręci. Dlaczego? Akcja wirowania powoduje, że ciśnienie powietrza na dole piłki jest wyższe niż na górze, a ta nierównowaga tworzy siłę unoszącą piłkę do góry. Wirowanie piłki przyczynia się do połowy uniesienia piłki golfowej. Druga połowa uniesienia jest dostarczana przez dołeczki piłki golfowej, co pozwala na optymalizację siły unoszącej.
Przedyskutujmy aerodynamikę piłki golfowej bardziej szczegółowo. Kiedy piłka obraca się wokół osi prostopadłej do płaszczyzny, w której się porusza, doświadczamy siły nośnej. Co jeśli spin jest wokół każdej z dwóch pozostałych osi? To słynne na całym świecie kopnięcie Roberto Carlosa lub rakietowe kopnięcie Beckhama w piłce nożnej. Piłka zaczyna podróżować jak pocisk, a efekt ten nazywany jest „efektem Magnusa”. Podobny efekt można zaobserwować w grze w krykieta, kiedy szybki kręglarz próbuje zamachnąć się piłką.
Liczba dołeczków na piłce golfowej wynosi zazwyczaj od 330 do 500. Piłki golfowe są zazwyczaj pokryte dołeczkami w bardzo symetryczny sposób. Piłka będzie się chybotać, jeśli nie jest symetryczna, lub jej lot będzie zależał od tego, która część piłki jest skierowana do przodu lub na boki, gdy piłka się obraca.
Zakładamy, że wgłębienia są tylko po jednej stronie piłki. Piłka ma tendencję do zakrzywiania się w kierunku strony z wgłębieniami, ponieważ przebudzenie jest generowane w kierunku strony, która jest gładka. Na przykład, jeśli piłka pokazana na poniższym rysunku jest uderzana wzdłuż tego samego kierunku patrzenia, będzie podróżować w lewo.
Mam nadzieję, że ten artykuł był przydatny w zrozumieniu aerodynamiki piłki golfowej i wpływu dynamiki płynów w sporcie. Jeśli chciałbyś spróbować symulacji samemu, możesz założyć darmowe konto SimScale i rozpocząć analizę w ciągu kilku minut. Działa ona w 100% w chmurze, więc nie jest potrzebny żaden sprzęt ani instalacja.
CEO SimScale, David Heiny, testuje możliwości platformy, aby rozwiązać rzeczywisty problem inżynierski. Wypełnij formularz i obejrzyj ten darmowy webinar, aby dowiedzieć się więcej!