ナックルボールの物理

最後の数日間のオリンピックでは、スポーツで最も奇妙で最も神秘的な眼鏡の1つ、ナックルボールを見る機会がたくさんありました。ナックルボールのことを聞いたことがないとしても、おそらくそれはあなたの目の前で起こるのを見たことがあるでしょう。ナックルボールは基本的に球の発射体が打たれたり投げられたりしてボールのスピンが最小化され、予想外のジグザグ軌道を生み出し、それが反対のチーム（そして自分のチームのプレーヤー）を驚かせることがあります。

この名前は、メジャーリーグの初期の頃の野球投手（シカゴホワイトソックスのEddie Cicotte）が、投げる前にボールを握っていた方法に由来しています。目標は、ボールにできるだけ少ない回転スピンを与えることです。

そうすることは、ボールの滑らかな表面の違いと縫い目のより粗いステッチによって促進される気流の変化によって影響されるピッチ軌跡をもたらします（あるいはそれは考えです - これが少し本当ではないかもしれない理由についての詳細） 。本質的には、空気の流れにジグザグのようなピッチを生み出す非対称の抗力を生み出させるのです。ボールは、自国の惑星に向かう途中では、基本的には左右または上下に動いているように見えます。

もちろん、ボールを投げたくはありません。 いいえ スピン - ボールが半分以上の回転を完了することなく距離をカバーするわずかなもの。あなたはナックルボールをサッカーの曲がりくねったフリーキックの逆バージョンと考えているかもしれません。その目的はボールを一方向に動かすためにボールに非常に活発なスピンをかけることです。

この非常に狭い回転しきい値でボールを投げようとするのは、非常に困難な作業です。メジャーでプレーした投手の中には、それを完成させた人がほとんどいないのがその理由です。さらに、スピードは投手を評価する上でトップランクの測定基準です - そしてナックルボールは他のどの種類の投球よりもゆっくり動くので、最近完璧になるための動機は少なくなります。

ナックルボールは野球で最も顕著に見られますが、それらはサッカーやバレーボールのようなスポーツでも起こります - それでも卓球、スカッシュ、バスケットボールのようなゲームでも奇妙に欠けています。そして、これらのスポーツの多くでは、ボールの表面に縫い目や高度の非対称性が欠けています。では、なぜ他のスポーツでナックルボールが見られるのでしょうか。

その質問は、流体力学研究者Baptiste Darbois Texierが研究してきたナックルボールの物理学に関する一対の研究に私たちをもたらします。 2012年に、サイズが異なるスチール、ガラス、プラスチックのビーズを水に落とす流体力学実験を通して、彼女と彼女の同僚は、ナックルボールのような流れの中の球が物体に抗力が始まる現象を経験することを発見しました急激に減少する。横方向の力が飛び込むと、「ドラッグの危機」が発生します。ボールが前後に動いて前方に移動します。

先月発表された新しい研究では、 新物理学ジャーナル Texierと彼女のチームはナックルボールの振る舞いをよりよく特徴付けるためにそして制御された設定でそれらの動きを再現するために風洞試験を使いました。テキサス氏は、特注の「キックマシン」装置を使用してサッカーのナックルボールを再現した。 逆 。 「この事実は、空中を移動する回転していない滑らかな球体が変動する揚力を経験し、それが非直線軌道を生み出すことができることを証明しています。」

これは、縫い目の存在と少量のスピンを伴うスポーツボールのジグザグ軌道を説明した以前の概念とは反対である。 Texier氏によると、実験の一環として、滑らかなボールを水に落としたときの動きをテストしました。 「そのような緻密で滑らかなボールの非直線的な軌跡は、私たちにとって本当に予想外のものでした」と彼女は言います。 「ジグザグ波長はスポーツ分野で遭遇する典型的な射撃距離よりはるかに大きかった。そのような事実はなぜジグザグ経路がbocceで決して観察されないかを説明します。」

しかし、野球特有の大きな問題が残っています。オブジェクトが滑らかでシームレスであれば、ナックルボールが見えるでしょうか。 Texierはそれに対する答えを持っていません、しかしそれは答えに残された次の質問のままです。