高爾夫是由荷蘭文kolf音譯而來,意思是“綠地和新鮮氧氣中的美好生活”。高爾夫球運動起源于15世紀的蘇格蘭,當時的牧羊人常在草原上用趕羊的棍子擊打石子,并且相互競技比賽,后來這項娛樂活動逐漸演變成高爾夫球運動。

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高爾夫球是橡膠制成的實心球,再以一層膠皮線包裹,最外部涂有白漆。其整體為實心結(jié)構(gòu),表面布滿同規(guī)格的小坑,大多數(shù)的高爾夫球有300~500個小凹坑,每個坑的平均深度約為0.025厘米。我們常見的球類大多數(shù)表面都是光滑規(guī)則的,比如乒乓球、保齡球等,但是為什么高爾夫球的表面會布滿小坑呢?

科學家對球體在空中的運動狀態(tài)進行過一系列測試研究:兩個同等尺寸和重量的球,其中一個球的表面布滿小坑,而另一個球體的表面光滑規(guī)則,將兩者以同等外力和方向拋入空中,在空中高速飛行時,前者受到的空氣阻力要小于后者。

從空氣動力學角度分析,可將飛行過程中高爾夫球所受到的力分成兩部分:一個是與高爾夫球運動方向相反的阻力,另一個是垂直向上的升力。高爾夫球表面的小凹坑不僅可以減少空氣阻力,還能增加球的升力,從而增加球在空中的飛行時間,讓高爾夫球飛行地更高、更遠。

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高爾夫球受到的阻力又可細分為兩種,一種是球面與空氣之間的摩擦力,另一種是球體前后所受的壓差阻力。飛行中的高爾夫球,其表面會吸附一層層空氣。第一層空氣,緊貼球面,與球體同步移動;緊貼著這層空氣的第二層空氣,速度大于第一層空氣;而第三層空氣又大于第二層空氣。空氣間的速度逐層漸增,直至最遠的一層空氣速度與主氣流的速度相當。第一層空氣到最遠的一層空氣,統(tǒng)稱為介層,這是高爾夫球與空氣之間的黏滯性造成的。

光滑的球在空中飛行時,其介層在經(jīng)過球的直徑區(qū)域時,便會從球面剝離,同時在球后產(chǎn)生面積很大的旋渦區(qū),旋渦的氣流速率很快。根據(jù)伯努利原理可知,流體速率大的區(qū)域壓強小,流體速率小的區(qū)域壓強大。球體前方的氣體速率要低于后方,球體前方所受壓力就比后面大,故而球體前后壓力之差即球體所受的壓差阻力相對較大。而對于表面布滿小坑的球來說,空氣介層可以緊貼在球體表面,通過球體的直徑后到達球體后方。因此在球體后方形成的旋渦區(qū)面積較小,所以球體前后壓力差較小,即球體所受的壓差阻力較小。

總的來說,有小凹坑的球體受到的壓差阻力要小于光滑球體。盡管有小凹坑的球體與空氣間的摩擦力稍大于光滑球,但遠不及兩種球體之間的壓差阻力。所以綜合來看,有小凹坑的球體受到的阻力小于光滑的球體。

高爾夫球的“麻子臉”反而成就了它飛行上的優(yōu)勢,幫助高爾夫球在空中展現(xiàn)出更遠更美的弧線。

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高爾夫球為什么是“麻子臉”?

圖文簡介

高爾夫球運動起源于15世紀的蘇格蘭,當時的牧羊人常在草原上用趕羊的棍子擊打石子,并且相互競技比賽,后來這項娛樂活動逐漸演變成高爾夫球運動。