Ang Physics ng Knuckleball

Sa Olympics sa huling mga araw nito, maraming pagkakataon na makita ang isa sa mga weirdest at pinaka-mahiwagang salamin sa palakasan: ang knuckleball. Kahit na hindi mo pa naririnig ang isang knuckleball, malamang na nakita mo ito nangyayari sa harap ng iyong mga mata. Ang isang knuckleball ay karaniwang kapag ang isang spherical projectile ay na-hit o itinapon tulad na ang spin ng bola ay minimize, paglikha ng isang unpredictable zigzag tilapon na maaaring mahuli ang kabaligtaran koponan (pati na rin ang mga manlalaro sa sariling team) sa pamamagitan ng sorpresa.

Ang pangalan ay nagmula sa paraan ng lumang mga baseball pitchers sa mga unang araw ng Major League Baseball (pinaka-kapansin-pansin Eddie Cicotte ng Chicago White Sox) na ginamit upang mahigpit na pagkakahawak ang bola sa kanilang mga liyabe bago pagkahagis. Ang layunin ay upang bigyan ang bola bilang maliit na halaga ng rotational spin hangga't maaari.

Ang paggawa nito ay nagreresulta sa isang pitch trajectory na naapektuhan ng mga pagkakaiba-iba sa airflow na pinadali ng mga pagkakaiba sa makinis na ibabaw ng bola at ang masalimuot na stitching ng mga seams (o kaya iyon ang ideya - higit pa kung bakit hindi ito maaaring totoo sa kaunti). Mahalaga, pinipilit mo ang daloy ng hangin upang lumikha ng isang walang simetriko drag na lumilikha ng isang zigzag-tulad ng pitch. Ang bola, sa kanyang paraan sa kanyang tahanan planeta, ay karaniwang hitsura nito fluttering gilid sa gilid o pataas at pababa.

Siyempre, hindi mo nais na itapon ang bola na mayroon hindi iikot - isang bahagyang isa kung saan ang bola ay sumasaklaw sa distansya nang walang pagkumpleto ng higit sa isang kalahating pag-ikot. Maaari mong isaalang-alang ang knuckleball isang kabaligtaran na bersyon ng curvy free kicks ng soccer na kung saan ang layunin ay upang mag-apply ng isang napaka-malusog na iikot sa isang bola upang gawin itong lumipat patungo sa isang solong direksyon.

Ang pagsisikap na magtapon ng bola sa napaka-makitid na pabilog na threshold na ito ay isang hindi kapani-paniwalang nakapapagod na gawain - at ito ang dahilan kaya ang ilang pitcher na nag-play sa mga majors ay nag-perfect ito. Bukod dito, ang bilis ay ang top-ranggo na panukat sa pagsusuri ng mga pitcher - at dahil ang isang knuckleball ay gumagalaw nang mas mabagal kaysa sa bawat iba pang uri ng pitch, mas mababa at mas kaunting insentibo ang mga araw na ito upang maging perpekto.

Kahit na ang knuckleballs ay pinaka-kilalang nakikita sa baseball, nagaganap din ang mga ito sa mga sports tulad ng soccer at volleyball - ngunit kakaiba din ang wala sa mga laro tulad ng table tennis, squash, at basketball. At sa marami sa mga sports na ito, ang mga bola ay walang seams o mataas na antas ng kawalaan ng simetrya sa ibabaw. Kaya bakit pa rin nakikita natin ang knuckleballs sa iba pang mga sports?

Ang tanong na iyon ay nagdudulot sa amin sa isang pares ng mga pag-aaral sa pisika ng knuckleballs na fluid dynamics researcher na si Baptiste Darbois Texier ay nagtrabaho sa. Noong 2012, sa pamamagitan ng isang tuluy-tuloy na eksperimento sa dynamics na bumaba ang bakal, salamin, at plastic na kuwintas na may iba't ibang laki sa tubig, nalaman niya at ng kanyang mga kasamahan na ang isang globo sa isang daloy - tulad ng knuckleball - ay makaranas ng kababalaghan kung saan ang lakas ng drag sa bagay ay nagsisimula sa masidhing pagbaba. Ang isang puwersang pandaraya ay nagpapatakbo sa mga sanhi ng "krisis ng pag-drag" - nagiging sanhi ng baluktot na baluktot at nagpapatuloy.

Sa isang mas bagong pag-aaral na nai-publish lamang noong nakaraang buwan sa Bagong Journal ng Physics, Texier at ang kanyang koponan ay gumagamit ng pagsubok ng tunnel ng hangin upang mas mahusay na makilala ang pag-uugali ng knuckleballs at muling buuin ang kanilang mga paggalaw sa isang kinokontrol na setting. Ang paggamit ng isang kustomer na "kicking machine" na kasangkapan upang muling likhain ang knuckleballs sa soccer, nalaman ng team na "ang lahat ng mga bola na lumilipad sa hangin sa bilis at walang spin ay maaaring sumunod sa isang zigzag na tilapon, kahit na wala silang mga seam," ang Texier ay nagsasabi Kabaligtaran. "Ang katotohanang ito ay nagpapatunay na ang di-umiikot at makinis na globo na gumagalaw sa mga karanasan ng hangin na may mga pabagu-bago na pwersa ng pag-angat na maaaring makagawa ng mga di-tuwid na mga trajectory."

Ito ay pagsalungat sa isang naunang paniwala na nagpapaliwanag ng mga trahedya ng zigzag ng mga bola sa isport na may presensya ng mga seams at isang maliit na halaga ng pag-ikot. Sinasabi ng Texier ang bahagi ng eksperimento na nagsasangkot ng pagsubok sa paggalaw ng makinis na mga bocce ball na bumaba sa tubig. "Ang di-tuwid na mga trajectory ng ganitong siksik at makinis na mga bola ay talagang hindi inaasahang para sa amin," sabi niya. "Ang zigzag wavelength ay mas malaki kaysa sa tipikal na distansya ng pagbaril na nakatagpo sa larangan ng isport. Ang ganitong katotohanan ay nagpapaliwanag kung bakit ang mga landas ng zigzag ay hindi kailanman sinusunod sa bocce."

Ang isang malaking tanong ay nananatiling tiyak sa baseball, gayunpaman: Gusto nating makita ang knuckleballs kung ang bagay ay makinis at walang tahi? Ang Texier ay walang sagot dito, ngunit nananatili ang susunod na tanong na natitira upang sagutin.