クリケットとスイング ボウリングの背後にある物理学

クリケットとゴルフには共通点がほとんどありません。 確かに、どちらのスポーツでもニットジャンパーを着用する伝統がありますが、得点システムやプレーヤーの数から、ボールのサイズやプレーエリアまで、両者は非常に異なるゲームです. ただし、XNUMX つに共通する特徴が XNUMX つあります。それは、クリケットとゴルフの両方が、テクスチャーのある表面を持つボールを打つことです。 この一見マイナーなディテールにより、ゴルファーやクリケット選手は空気力学の原理を利用して勝利を収めることができます。

ゴルフでは、ボールは何百ものディンプルで均一に覆われるように製造されています。 これらは乱気流のポケットを作成し、空気の流れが滑らかな場合よりもボールの表面に近づくようにします。 この効果により、ボールの後ろの低圧ゾーンが減少し、抗力が低下し、ボールがさらに移動できるようになります。

このくぼみデザインのもう XNUMX つの利点は、 「マグナス効果」、ボールが空中を移動するときに回転するときに発生する現象。 19 に敬意を表して名付けられました。th-世紀のドイツの物理学者 ハインリヒ・グスタフ・マグヌス、それは、ボールの動きが空気の流れに逆らう側と同じ方向にある側との間の回転面全体の圧力差の結果です。

この圧力差により、ボールを横切って低圧の方向に全体的な力が発生します。 ゴルファーがバックスピン (ボールの「トップ」がゴルファーに向かって回転する) を生み出す場合、正味の力は上向きであるため、ボールはスピンしていない場合よりも遠くまで移動します。

クリケット ボールの物理学はさらに興味深いものです。 滑らかで光沢のある作りで、ステッチの縫い目が盛り上がっています。 革の表面のテクスチャを変更する責任は、クリケット選手自身にあります (ゲームの法則の範囲内で行う場合)。 それは興味深い結果を伴う責任であり、スキャンダルの歴史です。

クリケットには多くのスタイルのボウリングがありますが、それらはすべて高速とスピンの XNUMX つの大きなカテゴリに分類されます。 スピンボウリング は遅い配信ですが、ボールをすばやく回転させることで、ボウラーはボールを異常な角度でバウンドさせることができ、バッティング者が入ってくる経路を予測することが難しくなります. 対照的に、速いボウラーは、ミスを強制するために、バッターでできるだけ早くボールを発射しようとします。

しかし、高速ボウリングには別の種目があります。 スイングボウリング、ここでの目的は、ボールを直線軌道から逸脱させることです。 これはバッターを混乱させ、ショットを調整するのに十分な時間を与えることができず、ウィケット (バッターがアウトを意味する) が発生する可能性が高くなるという考えです。 速いボウラーは、隆起した継ぎ目を意図した移動方向から遠ざけることで、光沢のある新しいボールからこの配信を実現できます。

科学的に言えば、スイングとは、ボール全体の圧力差から生じる、ボールに横方向に作用する正味の力です。 ボールがボウリングされると、空気の薄い層 (境界層) がボールの一部を取り囲みます。 これは、ボールの動きの方向に対してボールの「後ろ」にある、分離点と呼ばれる XNUMX つの場所でサーフェスから切り離されます。

乱流境界層は、層流境界層 (空気の流れが滑らかな場合) よりも遅くボールから分離し、その後の分離点はその側の圧力を低下させます。 ボールの反対側に層流境界層と乱流境界層の両方があるため、分離点が非対称になり、ボール全体に圧力勾配が生じます。

ボウラーはシームを投球方向から遠ざけるように角度を付けます。これにより、ボールの片側の空気の流れが乱れます。

では、特にそのボールが滑らかな新しいクリケット ボールである場合、同じボールに両方のタイプの境界層を作成するにはどうすればよいでしょうか? ここで、ボールの顕著な継ぎ目が機能します。 ボウラーは、この継ぎ目を投球の方向から遠ざけるように角度を付けます。これにより、ボールの片側の空気の流れが乱れます。 反対側の境界層は層流のままなので、非対称性とスイングがあります。 この場合、縫い目の方向に。

しかし、真新しい、美しくしっかりとした光沢のあるクリケット ボールは、その輝きを長く保つことはできません。 潜在的に何百回もの配達のためにピッチ全体で打たれたり跳ね返ったりすると、ひび割れ、しわ、および一般的な擦り傷が生じます。 滑らかな新しいボールの場合と同じように、均一にだらしないボールの継ぎ目を角度付けすることは同じ目的に役立つはずですが、そうではありません。 ボールが古くなるにつれて、継ぎ目も磨耗し、目立たなくなります。 本質的に、一方の側をさらに乱流にするために気流をトリップする効果は低くなります。

対照的に、ボールの半分が他のボールよりも滑らかであることは、ボウラーが層流や乱流の境界層を自分で作成する必要がないことを意味します。代わりに、これらはボールが流れる表面に従って形成されます。 したがって、プレーヤーはボールの物理的な非対称性を維持しようとします。これには、ボウリング側がボールの半分をできるだけ滑らかに保つ必要があります。 これは通常、衣服に付いたボールを磨いたり、クリケット選手の白いキットに独特の赤い縞を作成したり、ボウリングの前に汗で滑らかにしたりすることによって行われます.

科学者がボールの軌道のすべての変数を定量化する技術を開発するにつれて、アスリートとそのコーチング チームは、これらの空力現象とその操作方法について理解を深めています。 したがって、ゲームは常に進化しており、トロフィーを追求するために限界がどんどん押し広げられています。