原理:为什么会发生曲棍球棒投球?

闻一闻
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插画:Trevor Johnston

自1953年发明以来,维佛球(Wiffle ball)一直在欺骗击球手,但科学家们直到最近才明白其中的原因。拉法耶特学院(Lafayette College)的机械工程师Jenn Stroud Rossmann将球放入风洞中,测量了球体周围的气流,并得出结论,球体内部和外部作用力的平衡不断变化,正是这使得它极其难以击中。

净力
在球飞行过程中,内部和外部作用力的强度不断变化。合力决定了球的路径。

孔洞
孔洞只在一侧。它们会扰乱气流,增加该侧球体上的湍流。

外力
更大的湍流意味着该侧的阻力更小,从而产生向上的“升力”。

涡旋
涌入孔洞的气流会产生在内部旋转的涡旋。球的方向、旋转速度和速度都会影响这些涡旋的形成。

内力
涡旋产生的力可以改变球的方向。对于速度更快的投球,内力通常会压倒外力。

三个维佛球技巧

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1. 摩擦

刮擦孔洞之间光滑的表面会在该侧产生更多湍流,从而增强球的曲线。不对称性是关键,所以只摩擦一侧。

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  1. 放大

扩大孔洞或使其边缘光滑可以增加内部气流,使其成为主导力,使球向实心一侧产生急剧变化。

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  1. 阻挡

覆盖或变形选定的孔洞可以促使不同大小的多个涡旋形成,从而导致更戏剧性的曲线。

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投出一个无法击中的蝴蝶球

以轻松的速度、不带旋转地投出球,这样在释放时孔洞将朝向击球手。在这种朝向上,内力和外力处于危险的平衡状态:如果球稍有转动——它一定会转动——主导气流将发生变化,产生剧烈且不可预测的折线。

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本文最初发表于《大众科学》2014年4月刊。

 

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