Fyzika Knuckleball

S olympijskými hrami v jeho posledních pár dnech, tam bylo spousta příležitostí vidět jeden z nejpodivnějších a nejzáhadnější brýle ve sportu: knuckleball. I když jste nikdy neslyšeli o knuckleballu, pravděpodobně jste to viděli přímo před očima. Knuckleball je v podstatě, když je sférický projektil zasažen nebo hozen tak, že rotace míče je minimalizována, což vytváří nepředvídatelnou klikatou trajektorii, která může chytit opačného týmu (stejně jako hráče vlastního týmu) překvapením.

Jméno je odvozeno z cesty staré baseballové džbány v časných dnech Major League Baseball (nejvíce pozoruhodně Eddie Cicotte Chicaga White Sox) zvyklý na uchopení míče s jejich klouby před házením. Cílem je dát míčku co nejmenší rotační rotaci.

Výsledkem toho je trajektorie hřiště, která je ovlivněna změnami v proudění vzduchu usnadněnými rozdíly v hladkém povrchu koule a drsnějším švem švů (nebo tak je to myšlenka - více o tom, proč to nemusí být v některých případech pravda). V podstatě nutíte proudění vzduchu k vytvoření asymetrického tahu, který vytvoří klikatou výšku. Míč, na své cestě ke své domovské planetě, bude v podstatě vypadat jako jeho třepotavá strana na stranu nebo nahoru a dolů.

Samozřejmě nechcete hodit míč, který má Ne spin - jen nepatrný, kde míč překrývá vzdálenost bez dokončení více než poloviční rotace. Můžete považovat knuckleball za inverzní verzi kopaných volných kopů fotbalu, ve kterých je cílem aplikovat velmi intenzivní rotaci na míč, aby se pohyboval směrem k jedinému směru.

Pokus o házení míče do této velmi úzké práh otáčení je neuvěřitelně náročný úkol - a to je důvod, proč ho málo hráčů, kteří hráli ve velkých společnostech, zdokonalili. Navíc je rychlost hodnocena jako metrika, která se hodnotí při hodnocení džbánků - a protože knuckleball se pohybuje pomaleji než každý jiný druh hřiště, je v těchto dnech méně a méně motivace být dokonalými.

Ačkoli knuckleballs jsou nejvíce prominentně viděný v baseballu, oni také nastanou ve sportech jako fotbal a volejbal - přesto být podivně nepřítomný ve hrách jako stolní tenis, squash, a basketbal. V mnoha z těchto sportů míče postrádají švy nebo vysoký stupeň asymetrie na povrchu. Tak proč stále vidíme knuckleballs v jiných sportech?

Tato otázka nás přivádí k několika studiím o fyzice knuckleballs, na kterých pracoval výzkumník tekutinové dynamiky Baptiste Darbois Texier. V roce 2012, prostřednictvím experimentu s dynamikou tekutin, který upustil ocelové, skleněné a plastové korálky různých velikostí do vody, zjistila, že se svými kolegy, kteří se ocitli v proudu vody - jako knuckleball - zažijí jev, kde síla tahu na objektu začíná. prudce poklesnout. Boční síla, která způsobuje „tažení krize“ - způsobuje, že míč se třepe tam a zpět a pohybuje se dopředu.

V novější studii zveřejněné jen minulý měsíc v roce 2008. T Nový žurnál fyziky, Texier a její tým používali testování aerodynamického tunelu, aby lépe charakterizovali chování knuckleballs a reprodukovali jejich pohyby v řízeném prostředí. Tým, který použil vlastní přístroj „kicking machine“, aby vytvořil fotbalové kuličky, zjistil, že „všechny míčky létající ve vzduchu takovou rychlostí a bez rotace mohou následovat klikatou trajektorii, i když nemají švy,“ říká Texier Inverzní. „Tato skutečnost dokazuje, že neotáčející se a hladká koule pohybující se ve vzduchu prochází kolísavými zdvihovými silami, které jsou schopny produkovat nestejné trajektorie.“

Toto je v opozici k předchozí představě, která vysvětlila cikcak trajektorie sportovních míčů s přítomností švů a malým množstvím rotace. Texier říká, že část experimentu zahrnovala testování pohybu hladkých kuliček bocce spadajících do vody. „Nepřímé trajektorie takových hustých a hladkých kuliček byly pro nás opravdu nečekané,“ říká. „Cik-cak vlnová délka byla mnohem větší, než je obvyklá vzdálenost při střelbě ve sportovním poli. Taková skutečnost vysvětluje, proč se v bocce nikdy nepozorují klikaté cesty. “

Velká otázka však zůstává specifická pro baseball: Viděli bychom knuckleballs, kdyby byl objekt hladký a bezproblémový? Texier na to nemá odpověď, ale zůstává to další otázka, kterou je třeba odpovědět.