作者Farady (月光传说)
看板Physics
标题Re: [问题] 理论上最慢球速?
时间Tue Apr 15 23:41:05 2008
※ 引述《atiz (阿堤兹)》之铭言:
: 球速快慢在棒球上已经不适合用质点动力学在做分析了。
: 投手投球放球点可以用依样的高度及角度投出,却产生不
: 一样的球速及弧度关键在於抓逢线的方法和拉逢线力道的大小
: ,主要看球出去怎麽转既然需要他转而产生变化,那是必要用
: 刚体动力学来做讨论比较适当。就刚体动力学而言我门讨论的
: 球转动贯量为定值,那麽角速度就决定球的速度。当球可以在
: 出手後一秒内转到八九圈以上那就已达到速球的水准,关键在
: 於手拉逢线的技巧在配合全身,当然身高高体格壮的打棒球比
: 较吃香。T=1/2MV^2+1/2Iw^2(动能=线动能+转动能)
以上的等式并没有解释什麽,球的运动轨迹需要流体力学为理论基础
方能解释。
: 就蝴蝶球和四逢线直球来讨论,在MLB里,蝴蝶球是最慢的球而
: 四逢线是最快的球,蝴蝶球不抓逢线将球投出去主要关键就是
: 出手後,不让球转当到达进垒点时球因线动能转换为位能,使的
: 最後只剩下位能再加上风的作用让球开始掉落,产生偏移轨迹误
: 导打者。
蝴蝶球可以飘忽不定,确实是跟其自转速度缓慢有关。球的表面
除了突起的缝线(绕成类似8字型),其余皆为光滑表面,也就是
大致看起来像光滑球体,但却也有不光滑的突起不均匀的分布於表
面。由於这个不均匀的分布,才有一连串的流体力学效应出现,使
得球路可以变化多端。
先想像一颗光滑的球体,没有缝线在上面。空气流经物体表面时,
会形成一层"层流"服贴於物体表面。差不多流过半颗球面後,这一
层"层流"会脱离表面,此现象称之为"边界层剥离",开始发生边界
层剥离的位置则称之为"分离点"。而在分离点之後就无法维持层流
的稳定型态,形成乱流。这个乱流区差不多跟球同宽,拖曳在迎风
面後方。这个像是彗星尾巴的区域被称作"尾流(Wake)"。
尾流的宽度大致跟光滑球体同宽,但是一但球体不再光滑,就会改
变尾流的大小甚至尾流的方向。产生风阻变化或侧向力。缝线就是
造成尾流发生变化的因素。缝线的作用就是,缝线的突起会破坏
"层流"的结构,使得层流经过缝线後,转变成依附於表面的一层
"紊流",这一层小乱流向後冲,会延後分离点的位置。也就是紊流
比层流能有效的附着於球体表面,流到比较後面的地方才发生剥离
现象。
由於缝线不均匀分布於棒球表面,以及自转使得缝线在表面上移动
造成分离点的变化使得"尾流"忽左忽右(或忽上忽下)的变化方向,
因为尾流是一个低压区,低压区在球面上的飘动就使得蝴蝶球的运
动轨迹跟着乱飘。
: 而四逢线直球又会比二逢线球还快,关键在於四逢线直
: 球手指抓的地方和逢线垂直食指和中指拉逢线作用在线上是平均
: 施力,球可以保持水平轨迹且转动也是最短距离让球作转动在外加柏努力
: 效应所致,而二逢线是食指和中指抓逢线使手指和逢线平行,出手会
: 和四逢线依样的效果,但因为平行施力使的左右施力不均,让球球
: 速没四逢线快不过多了另一个效果就是因为中指出的力大於食指
: 使得球进垒会往右打者的内侧掉造成伸卡,也就是所谓的伸卡球
四缝线直球比二逢线直球速度快的理由,乃因四缝线的旋转方式,
让棒球看起来"更像"是一个表面粗糙的球体,这使得分离点更加的
往後延伸使尾流宽度缩小,也就是四缝线球比二缝线球有着更小的
空气阻力,使其不易减速。
二缝线球除了阻力较大,升力也较小,所以容易下沉。
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