너클볼의 물리학

올림픽이 끝나고 며칠 동안 스포츠에서 가장 이상하고 신비로운 안경 중 하나 인 너클볼을 볼 기회가 많이있었습니다. 당신이 너클볼을 들어 본 적이 없다고해도, 당신의 눈앞에서 일어난 일을 아마 보았을 것입니다. 너클볼은 기본적으로 볼의 스핀이 최소화되도록 구형 발사체가 맞거나 던져 질 때 예측할 수없는 지그재그 궤도를 만들어 상대 팀 (자신의 팀의 플레이어뿐 아니라)을 놀라게 만들 수 있습니다.

이름은 메이저 리그 야구 (시카고 화이트 삭스의 Eddie Cicotte)의 초기 시절에 나이 들었던 야구 투수들이 투구하기 전에 주먹으로 공을 잡는 방식에서 비롯된 것입니다. 목표는 볼을 회전 스핀량을 최대한 줄이는 것입니다.

그렇게하면 공의 매끄러운 표면과 솔기의 거친 스티칭의 차이로 인한 공기 흐름의 변화에 ​​영향을받는 피치 궤적이 생깁니다 (또는 이것이 아이디어입니다 - 왜 이것이 사실이 아닌지 더 많은 이유가 있습니다). 본질적으로, 당신은 지그재그 같은 피치를 생성하는 비대칭 드래그를 만들기 위해 공기 흐름을 강제하고 있습니다. 공은 그 고향 행성으로가는 도중에 기본적으로 옆이나 위아래로 나부끼고있는 것처럼 보일 것입니다.

물론, 당신은 공을 던지기를 원하지 않습니다. 아니 스핀 - 공이 반 바퀴 이상 회전하지 않고 거리를 감싸는 단지 약간의 공. 너클볼은 한 방향으로 움직이기 위해 볼에 매우 활발한 스핀을 적용하는 것이 목표 인 축구의 매력적인 자유로운 차기의 역행 버전이라고 생각할 수 있습니다.

이 매우 좁은 회전 한계점에서 공을 던지려고하는 것은 엄청난 힘든 작업입니다. 그래서 메이저 리그에서 뛰었던 투수 중 몇 명이 그것을 완성했습니다. 게다가 스피드는 투수를 평가할 때 최고 수준의 측정 기준입니다. 그리고 너클볼이 다른 종류의 피치보다 느리게 움직이기 때문에 요즘에는 완벽한 인센티브가 줄어 듭니다.

너클볼은 야구에서 가장 두드러 지지만 축구, 배구와 같은 스포츠에서도 발생하지만 탁구, 스쿼시, 농구와 같은 게임에서는 이상하게도 빠져 있습니다. 그리고이 스포츠의 많은 부분에서 볼은 이음새가 없거나 표면에 고도의 비대칭 성이 없습니다. 그럼 왜 우리는 아직도 다른 스포츠에서 너클볼을 볼 수 있습니까?

이 질문은 유체 역학 연구자 Baptiste Darbois Texier가 연구 한 너클볼 물리학에 관한 한 쌍의 연구로 우리를 안내합니다. 2012 년에는 크기가 다른 강철, 유리 및 플라스틱 구슬을 물에 떨어 뜨린 유체 역학 실험을 통해 너클볼 (knuckleball)과 같은 흐름의 구체 (sphehere)가 물체에 항력이 시작되는 현상이 발생 함을 발견했습니다 급격히 감소했다. "드래그 위기"를 야기하는 옆쪽의 힘이 쏟아져 공이 앞뒤로 흔들리고 앞으로 나아 간다.

지난 달 발표 된 최신 연구에서 물리학의 새로운 저널 Texier와 그녀의 팀은 너클볼의 동작을보다 잘 특성화하고 통제 된 환경에서 동작을 재현하기 위해 풍동 테스트를 사용했습니다. 팀은 축구에서 너클볼을 재창조하기 위해 맞춤형 "발로 장비"장비를 사용하여 "이음새가없는 경우에도 속도가 빠르며 스핀이없는 모든 볼이 지그재그로 궤도를 따라갈 수 있습니다"라고 역. "이 사실은 공기가 움직이는 비 회전하고 부드러운 구가 비 직선 궤적을 생성 할 수있는 변동하는 양력을 경험 함을 증명합니다."

이것은 이음새가 있고 스핀량이 적은 스포츠 볼의 지그재그 궤도를 설명하는 이전 개념과는 반대입니다. Texier는 부드러운 bocce 공의 움직임을 테스트하는 실험의 일부가 물에 빠졌다고 말합니다. "밀도가 높고 매끄러운 공의 직선이 아닌 궤적은 우리에게는 전혀 예상하지 못했습니다."라고 그녀는 말합니다. "지그재그 파장은 스포츠 분야에서 발생하는 일반적인 촬영 거리보다 훨씬 컸습니다. 이러한 사실은 지그재그 경로가 bocce에서 결코 관찰되지 않는 이유를 설명합니다."

그러나 야구에있어 중요한 질문은 여전히 ​​남아 있습니다: 물체가 매끄럽고 매끄러 워지면 너클 볼을 볼 수 있을까요? 텍 시어 (Texier)는 이에 대한 해답을 갖고 있지 않지만, 여전히 답을 드릴만한 다음 질문이 남아 있습니다.