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PEG于1997年更新。
CDF于1993年更新。
Craig DeForest原创。


高尔夫球为什么会起皱?

酒窝,自相矛盾,稍微增加阻力。但他们也增加“马格纳斯升力”,即旋转物体所经历的特殊升力通过媒介传播。Magnus升降机存在,因为驱动高尔夫球后旋。同样的马格努斯效应也会导致一个球出现钩形或横切侧向旋转。

与真空中轨迹的简单想法相反,高尔夫球不在其中运动倒抛物线。他们遵循“动力轨迹”:

*    *       *             *(高尔夫球手)****<--轨迹\O/*(操作/*)*|   *                                      *-/\-T-------------------------------------------------------------接地

这是由于阻力的组合(这会降低后期的水平速度轨迹)和Magnus升力(在轨道,使其相对平直)。轨迹甚至可以在首先,取决于条件!这里我们看到一个高尔夫球在飞行,有一些相关矢量:

F(马格纳斯)^|F(拖动)<---O-->V\     \---->(旋转感)

高尔夫球以大约70米/秒的速度离开发球台,后旋至少为50转速。马格纳斯力可以认为是由于高尔夫球的顶部和底部:顶部相对于它周围的空气,所以通过球的空气阻力较小。  The边界层相对较薄,近距离区域的空气流动迅速相对于球。底部相对于周围空气快速移动;通过底部的空气阻力较大,边界(湍流)层相对较厚;不太近区域的空气相对于球。伯努利力产生升力。(或者,可以这样说“经过钢球的流线向下移动,因此钢球被向上推”。)

层流和湍流之间的过渡区附近出现了一个困难流量。在低速时,球周围的气流是层流的。正如速度一样增加时,底部趋于湍流第一但湍流可以比层流更容易地跟随表面。

因此,顶部周围的层流线很快脱离表面否则,给一个网向上的流线的位移。 马格纳斯升降机现在指向向下.

酒窝有助于高尔夫球周围快速形成湍流边界层在飞行中,提供更多的升力。如果没有它们,球将以抛物线轨迹,更快地击中地面(而不是直接向下)。这个在高尔夫球运动的早期,当高尔夫球手注意到粗糙的高尔夫球飞得更远。

尽管有阻力,一个有凹痕的高尔夫球在空中甚至可以比在空中飞得更远真空给定相同的初始速度和小角度。但是一个高尔夫球真空中45°和70 m/s的速度将达到500米,达到第一次反弹,超过了所有速度记录。

参考文献:

瑞利勋爵,论网球的不规则飞行,英寸科学论文I第344页。

L.J.布里格斯,旋转和速度对侧向偏转的影响棒球;和光滑球体的马格纳斯效应《美国物理学杂志》。27, 589(1959年)。布里格斯试图解释“曲线球”背后的机制棒球,在国家统计局的风洞中使用专业仪器。他偶然发现意外的相反效果,因为他的模型“棒球”上没有缝线棒球上的缝线在飞行中产生湍流的方式与高尔夫球上的酒窝。

R.Watts和R.Ferver,旋转球体上的侧向力曲球《美国物理学杂志》。55, 40 (1986).

史蒂夫·哈克,物理和高尔夫?你一定是在开玩笑!物理世界10, 76 (1997).这篇只有一页的文章可以在https://ur.booksc.me/book/56678244/0e8cc6.

应用物理杂志20戴维斯,821(1949)。

美国物理杂志56McPhee和Andrews(1988),第933页。

高尔夫物理学西奥多·乔根森(Theodore P.Jorgensen)。