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足球越光滑飞得越远?这样的足球才是守门员的噩梦

2018-06-22 10:26:53  环球科学ScientificAmerican    参与评论()人

现在出售的高尔夫球,其表面大约有250-450个“小酒窝”,最高纪录是在一个球上有1070个小酒窝。

任教于浙江大学38年的毛根海教授,其在所著的书《奇妙的流体运动科学》一书中,有这么一个数据:

同等条件下,布满小酒窝的高尔夫球,它在飞行中所受到的阻力只有光滑球的一半,而飞行距离是光滑球的5倍。

问题来了,为什么粗糙球比光滑球飞得更远?原因很简单,先来看一个例子。

1968年,阿波罗8号飞船返回地球大气层时示意图(图片来自NASA)

1968年,阿波罗8号飞船返回地球大气层时示意图(图片来自NASA)

如上图,飞船在返回地球大气层时,由于速度极高,飞船前方与大气剧烈冲撞,压力极高,反过来呢,后方的空间,压力很小,这是因为飞船高速下落时会排开空气,后方空气少了,压力当然就小了。而后方压力小会产生一种抽吸的力。

物体在流体中运动时,前后压力差所带来的阻力就叫做“形状阻力”。

现代核潜艇为什么全使用“水滴型”外形?这也是为了减少形状阻力。

在《核潜艇在哪儿跑得更快?深海还是水面?很多人之前都错了》一文中,我们探讨了潜艇多使用“水滴型”外形的成因。

足球越光滑飞得越远?这样的足球才是守门员的噩梦

如上图,顶部的垂直竖版,其形体阻力最大,原因是其后方的“低压区”面积最大,第二个球体的低压区有所减少,直至底部的水滴型,其形状阻力最小。

也就是说,相同条件下,要想减少阻力,一个最有效的是:想办法减少其后方的低压区面积。

但高尔夫球总不能像核潜艇一样,也做成水滴型,怎么办?通过流体力学实验,人们发现,光滑的与布满小酒窝的球相比,后者产生的低压区面积更少。

图片来自航空航天工程师Jeffrey A。 Scott。

图片来自航空航天工程师Jeffrey A。 Scott。

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