高尔夫球为何扮成“麻子脸”?
打高尔夫球由于最早在宫廷贵族中盛行,加之高尔夫球园地装备昂贵,不休被人们视为是一项“贵族活动”。经过回忆高尔夫球的提高历程发觉最早的高尔夫球是木制的,由诸如山毛榉或黄杨树根等硬木打磨世故而成。然后提高为使用真皮以及羽毛添补物作为制球质料,1848年,古塔胶球(Guttapercha)显现了,这种球本钱较低,且几分钟即可制成,很快代替羽毛制球并且促进了高尔夫活动的普及。
这种由低潮树种古斯塔树的汁液提炼制成的球颠末多次击打后,外表显现了很多的划痕大概斑点,在使用的历程中人们徐徐发觉这种外表有划痕或凹凸不屈的小隆起大概小坑比新球的击打距离要远一些。
那毕竟是什么缘故招致了扮成“麻子脸”的高尔夫球要比外表平滑的高尔夫球飞得更远呢?随着力力的脚步用流精力学的知识来分析一波吧!
依据知识我们晓得,任何物体在空中活动的历程中都市遭到来自氛围的作用力。关于在空中活动的高尔夫球来说,主要遭到升力和阻力两种力的作用。阻力的朝向与球的活动朝向相反,拦阻着球的行进;而升力的作用朝向则向上。此中阻力又可分为球面与氛围间的摩擦力以及球体前后由于压力不同招致的压差阻力,当物体的活动速率较快时,压差阻力会占全部阻力的大局部。
当球的活动速率慢时,球四周的流体分子基本上是贴着球面活动的,这时分球所遭到的阻力基本上是由流体的黏性阻力构成;当球的活动速率快时,在球的后方会构成对称的旋涡同时产生界限层分散征象。什么叫做界限层分散呢?简便地说就是球四周的流体分子贴着球面走一段距离之后,就离开球面的征象。高速飞行的球后方是中央压力较小的旋涡,而球的前线压力较大,这种压力差招致了压差阻力的产生。寻常说来,球的飞行速率越大,界限层的分散就越早,在球的后方构成的旋涡区也就越大,压差阻力也就越大。
低速飞行时球四周氛围分子的活动轨迹
高速飞行时球四周氛围分子的活动轨迹
而扮成“麻子脸”的高尔夫球外表有很多小坑,飞行时分在小坑的四周会产生一些小的旋涡,在这些小旋涡的吸力作用下,球外表四周的流体分子会被旋涡吸引,可以到达界限层的分散点推后的目标。这时,在高尔夫球后方所构成的大旋涡区便比平滑的球所构成的旋涡区小很多,从而使得压差阻力大为减小。这就是一颗外表平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离约莫只是外表有凹坑的高尔夫球的一半的缘故。
平滑与“麻子脸”高尔夫球飞行时流场表现图
实践上,高尔夫球外表上的小坑起到了湍流产生器的作用,这个原理在汽车和各种航空器上都有它的使用。平滑的球外表,湍流转捩产生的晚,球体大局部为层流;而扮成“麻子脸”的高尔夫球外表可以促使层流欺压转捩为湍流,与层流比拟,其活动能量更高,它的高能量推延了界限层的分散,大大减小了总的飞行阻力。
说到这里小伙伴们会不会产生如此的疑惑呢?假如将飞机的机翼也制形成“麻子脸”是不是也能到达变小阻力的目标呢?但是这种麻脸计划关于球形物体是一个很好的减阻办法,但是关于像机翼这种非球体布局则不合适。在机翼的计划历程中接纳的是流线型减阻的办法,这种流线型布局可以尽约莫地变小机翼的旋涡区,以是翼剖面多数计划成前缘较钝尔后缘较尖的外形。具有流线型剖面的物体行家进时,界限层大抵是在翼的后缘分散,旋涡区很小,因此阻力也很小。这和麻脸的高尔夫球减阻原理有着异曲同工之妙。
飞机机翼上的旋涡产生器布局
1903年,莱特兄弟告捷地完成人类汗青上第一次飞行实验,迄今100多年,在这100多年的提高历程中,飞机的每一次严重改良多数离不开对升力和阻力的探究。但人们关于在氛围中运生物体的升力和阻力的熟悉仍不够全盘,为减阻而不懈探究的历程推进着氛围动力学的进一步提高,扮成“麻子脸”的高尔夫球便是探究历程中的一小步!
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