為什么高爾夫球表面凹凸不平?
思煙氏
高爾夫球表面之所以設(shè)計(jì)有許多小凹坑,其目的是讓高爾夫球飛得更遠(yuǎn)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),一顆表面平滑的高爾夫球,經(jīng)職業(yè)選手擊出后,飛行距離大約只是表面有凹坑的高爾夫球的一半。
球類給人的印象都是光滑的,比如兵乓球、足球等等,但是高爾夫球?yàn)楹我龀砂纪共黄降哪兀?/p>
根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),一顆表面平滑的高爾夫球,經(jīng)職業(yè)選手擊出后,飛行距離大約只是表面有凹坑的高爾夫球的一半。這到底是為什么呢?
高爾夫球的形狀是空氣動(dòng)力學(xué)研究的成果之一??諝鈱?duì)于任何在運(yùn)動(dòng)的物體,都會(huì)受到兩個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)中所謂的升力及阻力。阻力的作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,而升力的作用方向則朝上。
而物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí),主要受到兩種阻力:一種是物體表面與氣流的摩擦力;另一種是物體前面與后面所受氣壓之差所形成的壓差阻力。在物體運(yùn)動(dòng)速度較快時(shí),后者會(huì)占全部阻力的大部分。
高爾夫球快速飛行的時(shí)候,在球的后面形成了對(duì)稱的漩渦,在球附近的流體分子貼著球走一段后,就脫離球面,這種現(xiàn)象也被稱為邊界層分離。高爾夫球后面是中心壓力很小的漩渦,而球前面的壓力比較大,由于這個(gè)壓力差,球就受到一個(gè)相對(duì)較大的阻力。
一般來(lái)說(shuō),球的飛行速度越大,邊界層的分離就越早,在球的后面形成的漩渦區(qū)也就越大,這種壓差所形成的阻力也越大。光滑的球由于這種邊界層分離得早,形成的前后壓差阻力就很大,飛行距離就大大縮短了。
而當(dāng)高爾夫球有了小凹坑,飛行時(shí)小凹坑附近產(chǎn)生了一些小的漩渦,由于這些小漩渦的吸力,高爾夫球表面附近的流體分子被漩渦吸引,邊界層的分離點(diǎn)就推后許多。這時(shí),在高爾夫球后面所形成的大漩渦區(qū)便比光滑的球所形成的漩渦區(qū)小得多,從而使得前后壓差所形成的阻力大為減小。
此外,小凹坑也會(huì)影響高爾夫球的升力。一個(gè)表面不平滑的回旋球,會(huì)像飛機(jī)機(jī)翼般偏折氣流以產(chǎn)生升力。球的自旋可使球下方的氣壓比上方高,這種不平衡可以產(chǎn)生往上的推力。