ฟิสิกส์ของ Knuckleball

กับการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกในไม่กี่วันสุดท้ายมีโอกาสมากมายที่จะได้เห็นหนึ่งในแว่นตาที่แปลกประหลาดและลึกลับที่สุดในกีฬา: สนับมือ แม้ว่าคุณจะไม่เคยได้ยินเสียง Knuckleball ก็ตามคุณอาจเคยเห็นมันเกิดขึ้นต่อหน้าต่อตาคุณ Knuckleball นั้นโดยทั่วไปแล้วเมื่อกระสุนปืนทรงกลมถูกกระแทกหรือโยนจนทำให้การหมุนของลูกบอลถูกย่อให้เล็กที่สุดสร้างแนวซิกแซกที่คาดเดาไม่ได้ซึ่งสามารถจับทีมตรงข้ามได้ (เช่นเดียวกับผู้เล่นในทีมของตัวเอง) ด้วยความประหลาดใจ

ชื่อนี้ได้มาจากเหยือกเบสบอลเก่าแก่ในวันแรก ๆ ของเมเจอร์ลีกเบสบอล (ที่โดดเด่นที่สุดคือเอ็ดดี้ซิคอตของทีมชิคาโก) ที่ใช้ในการจับลูกบอลด้วยนิ้วของพวกเขาก่อนที่จะโยน เป้าหมายคือให้ลูกบอลหมุนน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้

การทำเช่นนั้นส่งผลให้เกิดวิถีการเคลื่อนที่ที่ได้รับผลกระทบจากการไหลเวียนของอากาศที่อำนวยความสะดวกโดยความแตกต่างในพื้นผิวที่เรียบของลูกบอลและการเย็บตะเข็บที่หยาบกว่าของตะเข็บ (หรือนั่นคือความคิด - เพิ่มเติมว่าเพราะเหตุใด. โดยพื้นฐานแล้วคุณจะต้องบังคับให้การไหลของอากาศเพื่อสร้างการลากแบบอสมมาตรเพื่อสร้างระดับเสียงคล้ายซิกแซก ลูกบอลที่กำลังเดินทางไปยังดาวเคราะห์ในบ้านนั้นโดยทั่วไปจะมีลักษณะคล้ายกับที่มันกระพือปีกไปทางด้านข้างหรือขึ้น ๆ ลง ๆ

แน่นอนคุณไม่ต้องการที่จะโยนลูกบอลที่มี ไม่ หมุน - เพียงเล็กน้อยที่ลูกบอลครอบคลุมระยะทางโดยไม่ต้องหมุนมากกว่าครึ่ง คุณอาจพิจารณาว่าการเตะลูกโทษแบบโค้งของลูกฟุตบอลรุ่นอินเวอร์สอินเวอร์สซึ่งมีเป้าหมายคือการใช้การหมุนที่รุนแรงมากบนลูกบอลเพื่อให้มันเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว

การพยายามโยนลูกบอลในจุดหมุนที่แคบมาก ๆ นี้เป็นงานที่ยากลำบากอย่างเหลือเชื่อและเป็นเหตุผลว่าทำไมผู้เล่นไม่กี่คนที่เล่นในสาขาเอกได้สมบูรณ์แบบ ยิ่งกว่านั้นความเร็วเป็นตัวชี้วัดอันดับต้น ๆ ในการประเมินพิชเชอร์ - และเนื่องจากการ knuckleball เคลื่อนที่ช้ากว่าสนามอื่น ๆ ทุกประเภทจึงมีแรงจูงใจน้อยลงเรื่อย ๆ ในวันนี้

แม้ว่าลูกสนจะมีความโดดเด่นมากที่สุดในกีฬาเบสบอล แต่พวกเขาก็เกิดขึ้นในกีฬาเช่นฟุตบอลและวอลเลย์บอล - แต่ก็ยังขาดอยู่ในเกมเช่นเทเบิลเทนนิสสควอชและบาสเก็ตบอล และในกีฬาหลายประเภทลูกบอลขาดตะเข็บหรือความไม่สมดุลระดับสูงบนพื้นผิว เหตุใดเราจึงยังคงเห็นข้อต่อบอลในกีฬาอื่น ๆ

คำถามนั้นนำเราไปสู่การศึกษาเกี่ยวกับฟิสิกส์ของข้อนิ้วที่นักวิจัย Baptiste Darbois Texier พลศาสตร์ของไหลได้ทำการทดลอง ในปี 2555 เธอและเพื่อนร่วมงานของเธอค้นพบว่าทรงกลมในการไหล - เช่น knuckleball - ในปี 2012 จากการทดลองพลศาสตร์ของไหลที่ทำให้เหล็กแก้วและเม็ดพลาสติกที่มีขนาดต่างกันลงไปในน้ำ เพื่อลดลงอย่างรวดเร็ว ด้านข้างบังคับให้เกิดการแกว่งในสิ่งที่ทำให้เกิด "ลากวิกฤติ" - ทำให้ลูกบอลกระพือปีกไปมาและเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

ในการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่เมื่อเดือนที่แล้วใน ใหม่วารสารฟิสิกส์, Texier และทีมของเธอใช้การทดสอบอุโมงค์ลมเพื่ออธิบายลักษณะการทำงานของข้อเท้าและทำซ้ำการเคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมได้ดีขึ้น ด้วยการใช้เครื่องมือ“ kicking machine” ที่สร้างขึ้นเองเพื่อสร้าง knuckleball ในฟุตบอลทีมพบว่า“ ลูกบอลทุกลูกที่ลอยอยู่ในอากาศด้วยความเร็วดังกล่าวและไม่มีการหมุนใด ๆ อาจเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางซิกแซกแม้ว่าจะไม่มีตะเข็บ” Texier บอก ผกผัน. “ ความจริงข้อนี้พิสูจน์ให้เห็นว่าการหมุนของทรงกลมที่ไม่หมุนและราบเรียบในอากาศประสบกับแรงยกที่ผันผวนซึ่งสามารถสร้างวิถีที่ไม่ใช่เส้นตรง”

นี่คือความขัดแย้งกับแนวคิดก่อนหน้านี้ที่อธิบายวิถีซิกแซกของลูกบอลกีฬาที่มีตะเข็บและสปินเล็กน้อย Texier กล่าวว่าส่วนหนึ่งของการทดลองนั้นเกี่ยวข้องกับการทดสอบการเคลื่อนที่ของลูกบอล bocce ที่ลื่นไหลลงไปในน้ำ “ วิถีโคจรที่ไม่ตรงของลูกบอลที่มีความหนาแน่นและลื่นไหลนั้นไม่คาดคิดสำหรับเรา” เธอกล่าว “ ความยาวคลื่นซิกแซกนั้นมีขนาดใหญ่กว่าระยะการยิงทั่วไปที่พบในสนามกีฬา ความจริงดังกล่าวอธิบายว่าทำไมเส้นทางคดเคี้ยวไปมาจะไม่เคยสังเกตเห็นใน bocce”

คำถามใหญ่ยังคงเป็นคำถามเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับกีฬาเบสบอลอย่างไรก็ตามเราจะเห็นข้อผิดพลาดหรือไม่ถ้าวัตถุนั้นราบรื่นและไร้รอยต่อ? Texier ไม่มีคำตอบสำหรับสิ่งนั้น แต่ยังคงเป็นคำถามถัดไปที่จะตอบ