高尔夫球为什么是凹凸不平的

高尔夫球表面凹凸不平其实就是为了让高尔夫球可以飞得更远,阻力更小。其实高尔夫球刚开始设计的时候并不是凹凸不平的,只不过在慢慢的发展的过程中人们发现,似乎凹凸不平的形状更加有利于球的飞行,所以就慢慢的进行了修改。

最初的高尔夫球其实是用羽毛制造的,在这种球的外面会用牛皮缝合,但是后来人们发现这种球在击打的时候力量似乎不够,所以到了后期就出现了胶球。胶球虽然比羽毛球更有力量,但是在击打球的时候由于力量太大,经常会在胶球上面留下划痕或者坑坑洼洼的斑点。

高尔夫球为什么表面凹凸不平,为什么高尔夫球是有钱人的运动

刚开始人们本来觉得这样的球不耐打,但是后来却发现胶球上面有了这些凹凸不平的痕迹以后,似乎击球以后可以飞行的距离会更远。这种独特的设计就被发现了优点,于是在更新换代的时候就出现了这种凹凸不平的球,这种球比较容易控制,而且飞行距离也更远,逐渐就被人所接受了。

后来有科学家发现,其实在高尔夫球上面添加这些凹凸不平的痕迹以后,在击打的时候就会发生湍流现象,就相当于给高尔夫球安装了一个湍流发生器。这种东西经常会使用在汽车上面,有的航天器上面也有使用。当击打高尔夫球的时候,这些凹凸不平的坑就会对球体中间产生一定的扰动,那么高尔夫球就没有办法保持稳定。

在这个过程中就形成了湍流,就是一种没有规则的脉动,横向飞行的时候就会产生一种动能的转换,因此动力更强,飞行的距离就会更远。

而且高尔夫球在飞行的过程中由于分离点往后移动,那么受到的阻力也会减少,所以这样的球更适合用来比赛。

为什么高尔夫球要做成表面是凹凸不平,而不是光滑的

凹凸的表面可以使空气在球的四周产生湍流,如果不是这样,球的后面将形成一股涡流,其作用就像是把球往后拖,让球的速度变慢。因此,表面凹凸不平的球飞得更快。

高尔夫球为什么表面凹凸不平,为什么高尔夫球是有钱人的运动

这和柏努利法则相关。想象一下:一个球在你面前自右向左滑过。表面的凹槽隔离空气,如果球沿顺时针方向旋转,那么球顶部的凹槽将使周围的空气加速(因为它们随着气流旋转),而球底部的凹槽则相反,它们让速度减慢。柏努利法则认为,当空气被加速时,它的压力就减小。因此,球顶部的表面受到的压力减小而底部的压力加大,这叫做挑球。如果你能像网球运动员那样让球反方向旋转,那么球顶部的压力增加而底部的压力减小,这会让球明显地下落。

高尔夫球表面为什么是凹凸不平的

通常,人们会认为,球越圆表面越光滑,与空气的摩擦力就会越小,那么在相同的力的作用下,理所应当表面越光滑的球会飞得越远。但事实上并不是这样,科学家们的研究表明,在同样的条件和同样的力的作用下,表面粗糙的高尔夫球在飞行中所受到的阻力只有表面光滑的高尔夫球的一半,飞行的距离甚至可以达到表面光滑的球的5倍。这个现象的背后蕴含着这样一个物理学原理。

物体在空气中运动时主要受到两种作用力,一种是我们都知道的物体表面与气流产生的摩擦阻力,一种是物体前端与后端所受气压差的压差阻力。形象地说,例如飞船在返回大气层时,由于速度非常快,飞船的前端与大气剧烈冲撞摩擦,产生巨大的压力;而飞船后方的空气被排挤开,根据气体压强的原理,后方的压力减小,产生方向向后的压力差,这种力就是压差阻力。高尔夫球球面的小坑的作用就是将表层空气紧紧贴合在球面,使得后方回旋空气阻力变小,能令高尔夫球飞得更远更快。

此外这里面还涉及一定的流体力学知识。我们把液体和气体统称为流体。在物体或飞行器在空气中飞行的过程中,物体周围的空气会形成一层薄薄的特殊空间环境,这个特殊的空间环境被称为流场。流场中会形成两种流体的流动方式即湍流和层流。在空气中飞行的物体由混乱的湍流转变为平稳的层流状态的临界点受物体表面的粗糙程度的影响很大,高尔夫球表面的小坑可以增大其粗糙程度,使其在高速飞行时减少摇晃和下坠的情况,这样高尔夫球就可以飞得更远啦。

本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。

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