Krykiet i golf mają ze sobą niewiele wspólnego. Jasne, istnieje tradycja noszenia dzianinowych swetrów podczas uprawiania obu sportów, ale od systemu punktacji i liczby graczy, po rozmiar piłki i pole gry, są to bardzo różne gry. Jest jednak jedna cecha, którą obaj mają wspólne – zarówno krykiet, jak i golf polegają na uderzaniu piłki o teksturowanej powierzchni. Ten pozornie drobny szczegół pozwala golfistom i krykieciarzom wykorzystać zasady aerodynamiki, aby pomóc im wygrać.
W golfie piłka ma jednolite pokrycie setek dołków. Tworzą one kieszenie turbulencji, które sprawiają, że przepływ powietrza przechodzi bliżej powierzchni piłki, niż gdyby była gładka. Efekt ten zmniejsza strefę niskiego ciśnienia za piłką, zmniejszając w ten sposób opór i umożliwiając piłce dalszy ruch.
Kolejną zaletą tego wgłębienia jest to, że wzmacnia „Efekt Magnusa”, zjawisko, które występuje, gdy piłka kręci się w powietrzu. Nazwany na cześć 19th-wieczny niemiecki fizyk Henryka Gustawa Magnusa, jest to wynik różnicy ciśnień na wirującej powierzchni, pomiędzy stroną, na której ruch piłki przeciwstawia się przepływowi powietrza, a stroną, na której jest ona skierowana w tym samym kierunku.
Fizyka piłki nożnej
Ta różnica ciśnień powoduje ogólną siłę w kuli w kierunku niskiego ciśnienia. W przypadku golfisty tworzącego rotację wsteczną – gdzie „góra” piłki obraca się w kierunku golfisty – siła netto jest skierowana do góry, więc piłka przemieszcza się dalej, niż gdyby nie wirowała.
Fizyka piłki do krykieta jest jeszcze ciekawsza. Jest wykonana tak, aby była gładka i błyszcząca, z otaczającym ją podniesionym szwem. Obowiązkiem graczy w krykieta jest zmiana tekstury powierzchni skóry (pod warunkiem, że robią to zgodnie z prawami gry). To odpowiedzialność z ciekawymi konsekwencjami i historią skandali.
W krykieta istnieje wiele stylów gry w kręgle, ale wszystkie dzielą się na dwie szerokie kategorie – szybkie i rotacyjne. Kręgle wirowe jest wolniejszy, ale szybko obracając piłkę, melonik może sprawić, że piłka odbije się pod nietypowymi kątami, co utrudnia osobie odbijającej przewidzenie jej drogi. W przeciwieństwie do tego, szybcy kręglarze starają się wystrzelić piłkę tak szybko, jak to możliwe w pałkarza, aby wymusić błąd.
Ale w szybkich kręglach jest inna dyscyplina zwana kręgle huśtawka, gdzie celem jest spowodowanie, aby piłka zboczyła z liniowej trajektorii. Pomysł jest taki, że to zmyli ciasto i nie da mu wystarczająco dużo czasu na dostosowanie strzału, co zwiększy prawdopodobieństwo furtki (co oznacza, że ciasto wyleciało). Szybki melonik może osiągnąć tę dostawę z błyszczącej nowej kuli, odchylając podniesiony szew od zamierzonego kierunku jazdy.
Z naukowego punktu widzenia huśtawka to siła wypadkowa działająca w bok na piłkę, wynikająca z różnicy ciśnień na niej. Kiedy piłka jest rzucana, cienka warstwa powietrza – warstwa graniczna – otacza część piłki. Odrywa się ona od powierzchni w dwóch miejscach, zwanych punktami separacji, „za” piłką w stosunku do kierunku jej ruchu.
Turbulentna warstwa graniczna odrywa się od kuli później niż laminarna (gdzie przepływ powietrza jest płynny), a późniejszy punkt oderwania prowadzi do niższego ciśnienia po tej stronie. Dzięki umieszczeniu zarówno laminarnych, jak i turbulentnych warstw granicznych po przeciwnych stronach piłki, punkty separacji stają się asymetryczne, co skutkuje gradientem ciśnienia w poprzek piłki.
Melonik odchyli szew od kierunku dostawy, co zakłóci przepływ powietrza po jednej stronie kuli
Jak więc stworzyć oba rodzaje warstwy granicznej na tej samej piłce, zwłaszcza gdy ta piłka jest gładką nową piłką do krykieta? To tutaj pojawia się wydatny szew piłki. Melonik odchyli ten szew od kierunku dostawy, co zakłóci przepływ powietrza po jednej stronie kuli. Warstwa graniczna po drugiej stronie pozostaje laminarna, dzięki czemu masz asymetrię i swing; w tym przypadku w kierunku szwu.
Zupełnie nowa, pięknie jędrna i błyszcząca piłka do krykieta nie zachowuje jednak długo swojego blasku. Uderzanie i odbijanie się po całym boisku w przypadku potencjalnie setek dostaw powoduje pęknięcia, zmarszczki i ogólne zaniedbanie. Chociaż może się wydawać, że kątowanie szwu na równomiernie niechlujnej piłce powinno służyć temu samemu celowi, co w przypadku gładkiej nowej piłki, tak nie jest. W miarę starzenia się piłki szew również ulegnie zużyciu i stanie się mniej widoczny. Zasadniczo będzie mniej skuteczne w wyzwalaniu przepływu powietrza, aby jedna strona była jeszcze bardziej turbulentna.
Fizyka dla fanów sportu
W przeciwieństwie do tego, że połowa kuli jest gładsza niż druga, oznacza, że melonik nie musi sam tworzyć laminarnych i turbulentnych warstw granicznych – zamiast tego uformują się one zgodnie z powierzchnią, po której przepłyną. Gracze starają się zatem utrzymać fizyczną asymetrię piłki, co wymaga od strony kręgli utrzymywania jednej połowy piłki tak gładkiej, jak to tylko możliwe. Zwykle robi się to poprzez polerowanie piłki na ich ubraniach, tworząc charakterystyczne czerwone smugi na białych strojach krykieta lub wygładzając je swoim potem przed rzuceniem w kręgle.
Gdy naukowcy opracowują technologię do ilościowego określania każdej zmiennej trajektorii piłki, sportowcy i ich zespoły trenerskie coraz lepiej rozumieją te zjawiska aerodynamiczne i sposoby manipulowania nimi. Gra zatem stale się rozwija, a granice są przesuwane coraz dalej w pogoni za trofeami.
