Cricket och golf har lite gemensamt. Visst, det finns en tradition att bära stickade tröjor när du spelar båda sporterna, men från poängsystemet och antalet spelare, till storleken på bollen och spelområdet, det är väldigt olika spel. Det finns dock en egenskap som de två delar – både cricket och golf innebär att man slår en boll som har en strukturerad yta. Denna uppenbarligen mindre detalj gör att golfare och cricketspelare kan utnyttja aerodynamikens principer för att hjälpa dem att vinna.
Inom golf är bollen tillverkad för att ha en enhetlig täckning av hundratals gropar. Dessa skapar fickor av turbulens, som gör att luftflödet passerar närmare bollens yta än om det vore slätt. Effekten minskar lågtryckszonen bakom bollen och sänker därigenom motståndet och låter bollen färdas längre.
En annan fördel med denna gropdesign är att den förstärker "Magnus effekt", ett fenomen som uppstår när en boll snurrar när den färdas genom luften. Namngiven för att hedra de 19th-talet tysk fysiker Heinrich Gustav Magnus, det är ett resultat av tryckskillnaden över en snurrande yta, mellan sidan där bollens rörelse motverkar luftflödet och sidan där den är i samma riktning.
Fotbollens fysik
Denna tryckskillnad orsakar en total kraft över kulan i riktning mot lågt tryck. I fallet med en golfare som skapar backspin – där bollens "toppen" roterar mot golfaren – är nettokraften uppåt så att bollen rör sig längre än den skulle göra om den inte snurrade.
Fysiken i en cricketboll är ännu mer intressant. Den är tillverkad för att vara slät och glansig, med en upphöjd söm som omger den. Det ligger på cricketspelarna själva att ändra strukturen på läderytan (förutsatt att de gör det inom spelets lagar). Det är ett ansvar med intressanta konsekvenser och en historia av skandaler.
Inom cricket finns det många stilar av bowling, men de faller alla in i två breda kategorier - snabb och spinn. Spin bowling är en långsammare leverans men genom att rotera bollen snabbt kan bowlaren få bollen att studsa i ovanliga vinklar, vilket gör det svårt för den som slår bollen att förutse dess inkommande bana. Däremot försöker snabba bowlare att skjuta bollen så snabbt som möjligt mot smeten för att tvinga fram ett misstag.
Men inom snabb bowling finns det en annan disciplin som kallas swing bowling, där syftet är att få bollen att avvika från en linjär bana. Tanken är att detta kommer att förvirra smeten och inte ge dem tillräckligt med tid att justera sitt slag, vilket gör en wicket (vilket betyder att smeten är ute) mer sannolikt. En snabbbollare kan uppnå denna leverans från en glänsande ny boll genom att vinkla den upphöjda sömmen bort från den avsedda färdriktningen.
I vetenskapliga termer är sving en nettokraft som verkar i sidled på bollen, som är resultatet av en tryckskillnad över den. När en boll bollas, omger ett tunt lager luft – gränsskiktet – en del av bollen. Detta lossnar från ytan på två platser, så kallade separationspunkter, "bakom" bollen i förhållande till dess rörelseriktning.
Ett turbulent gränsskikt lossnar från bollen senare än ett laminärt (där luftflödet är jämnt), och den senare separeringspunkten leder till ett lägre tryck på den sidan. Genom att ha både laminära och turbulenta gränsskikt på motsatta sidor av bollen blir separationspunkterna asymmetriska, vilket resulterar i en tryckgradient över bollen.
Bowlaren kommer att vinkla sömmen bort från leveransriktningen, vilket kommer att störa luftflödet över ena sidan av bollen
Så hur skapar du båda typerna av gränsskikt på samma boll, speciellt när den bollen är en jämn ny cricketboll? Det är här som bollens framträdande söm spelar in. Bowlaren kommer att vinkla denna söm bort från leveransens riktning, vilket kommer att störa luftflödet över ena sidan av bollen. Gränsskiktet på andra sidan förblir laminärt och därmed har du din asymmetri och din sving; i detta fall i riktning mot sömmen.
En helt ny, vackert fast och glansig cricketboll behåller dock inte sin glans länge. Att bli träffad och studsad över hela planen för potentiellt hundratals leveranser skapar sprickor, rynkor och allmänt stökigt. Även om det kan tyckas att vinkling av sömmen på en jämnt skrubbig boll bör tjäna samma syfte som för en jämn ny boll, är detta inte fallet. När bollen åldras kommer sömmen också att slitas och bli mindre framträdande. I grund och botten kommer det att vara mindre effektivt för att utlösa luftflödet för att göra ena sidan ännu mer turbulent.
Fysik för sportfantaster
Att ha halva bollen jämnare än den andra innebär däremot att bowlaren inte behöver skapa laminära och turbulenta gränsskikt själv – i stället kommer dessa att bildas enligt ytan som de flyter över. Spelare försöker därför behålla bollens fysiska asymmetri, vilket kräver att bowlingsidan håller ena halvan av bollen så jämn som möjligt. Detta görs vanligtvis genom att polera bollen på deras kläder, skapa de distinkta röda ränderna på en cricketspelares vita kit, eller jämna ut den med deras svett innan de bowlar den.
När forskare utvecklar tekniken för att kvantifiera varje variabel i en bolls bana, förstår idrottare och deras tränarteam mer om dessa aerodynamiska fenomen och hur man manipulerar dem. Spelet utvecklas därför hela tiden, med gränser som tänjs längre och längre i jakten på troféer.
