Fizica lui Knuckleball

Cu Jocurile Olimpice în ultimele sale zile, au existat o mulțime de oportunități pentru a vedea unul dintre cele mai ciudate și mai misterioase spectacole din sport: knuckleball. Chiar dacă nu ați auzit niciodată de un baston, ați văzut probabil că sa întâmplat chiar în fața ochilor. Un knuckleball este în esență atunci când un proiectil sferic este lovit sau aruncat astfel încât rotirea mingii este minimizată, creând o traiectorie zigzag imprevizibilă care poate surprinde echipa opusă (ca și jucătorii din propria echipă).

Numele este derivat din modul în care vechile bănci de baseball din primele zile ale Baseball Major League (mai ales Eddie Cicotte de la Chicago White Sox) obișnuiau să prindă mingea cu articulațiile înainte de a arunca. Scopul este de a da mingii cât mai puțină rotație posibilă.

Acest lucru are ca rezultat o traiectorie de pasi care este afectată de variațiile fluxului de aer, facilitată de diferențele dintre suprafețele netede ale bilei și cusatura mai grosieră a cusăturilor (sau așa este ideea - mai mult de ce ar putea să nu fie adevărat într-un pic). În esență, forțați fluxul de aer pentru a crea o tragere asimetrică care creează un pitch zig-zag. Mingea, în drum spre planeta sa de origine, va arăta, în principiu, ca și fluturarea laterală sau în sus și în jos.

Bineînțeles, nu vrei să arunci o minge care are Nu spin - doar o ușoară în cazul în care mingea acoperă distanța fără a termina mai mult de o jumătate de rotație. S-ar putea să vă gândiți la knuckleball o versiune inversă a loviturilor libere ale cursei fotbalului, în care scopul este de a aplica o rotire foarte viguroasă pe o minge pentru ao face să meargă într-o singură direcție.

Încercarea de a arunca o minge în acest prag de rotație foarte îngust este o sarcină incredibil de dificilă - și este motivul pentru care atât de puțini care au jucat în majore au perfecționat-o. Mai mult decât atât, viteza este măsurată pe primul loc în evaluarea canalelor - și pentru că un knuckleball se mișcă mai încet decât orice alt tip de pitch, tot mai puține și mai puțin stimulente sunt aceste zile ca să fie perfecte.

Chiar dacă în minge de baseball sunt văzute cu cea mai mare importanță în minge de baseball, ele apar și în sport, cum ar fi fotbalul și voleiul - dar sunt, de asemenea, absente ciudate în jocuri precum tenis de masă, squash și baschet. Și în multe dintre aceste sporturi, bilele nu au cusături sau un grad ridicat de asimetrie la suprafață. Deci, de ce mai vedem în continuare alte sporturi?

Această întrebare ne aduce la o pereche de studii privind fizica crăpăturilor pe care a lucrat cercetătorul dinamicii fluidelor, Baptiste Darbois Texier. În 2012, printr-un experiment dinamică fluidă care a scos în apă apă din masele de oțel, sticlă și plastic de diferite mărimi, ea și colegii ei au descoperit că o sferă într-un flux - cum ar fi un knuckleball - va experimenta un fenomen în care începe forța de tracțiune asupra obiectului să scadă drastic. O forță laterală se învârte în care provoacă "criza de tragere" - determinând mingea să fluture înainte și înapoi și să meargă înainte.

Într-un studiu mai nou publicat în ultima lună în New Journal of Physics, Texier și echipa ei au folosit testarea tunelului de vânt pentru a caracteriza mai bine comportamentul bobinelor și pentru a-și reproduce mișcările într-un cadru controlat. Folosind un aparat "mașină de lovit" construit la comandă pentru a recrea mingi în fotbal, echipa a constatat că "toate bilele care zboară în aer cu o viteză atât de mare și fără spinare pot urma o traiectorie zigzag, chiar dacă nu au cusături", spune Texier Invers. "Acest fapt dovedește că o sferă ne-rotativă și netedă care se mișcă în aer simte forțe de ridicare fluctuante care pot produce traiectorii non-drepte".

Acest lucru este în contradicție cu o noțiune anterioară care explică traiectoriile zig-zag ale bilelor de sport cu prezența cusăturilor și a unei mici cantități de spin. Texier declară că o parte a experimentului implică testarea mișcării bilelor netede de bocce căzute în apă. "Traiectoriile non-drepte ale unor astfel de bile dense și netede erau într-adevăr neașteptate pentru noi", spune ea. "Lungimea de undă zig-zag a fost mult mai mare decât distanța tipică de fotografiere întâlnită într-un câmp sportiv. Un astfel de fapt explică de ce căile zigzag nu sunt niciodată observate în bocce."

O întrebare mare rămâne totuși specifică jocului de baseball, cu toate acestea: V-am vedea bastoane dacă obiectul era neted și neted? Texier nu are un răspuns la acest lucru, dar rămâne întrebarea următoare care trebuie lăsată să răspundă.