Forklarer et fastballs uventede twist

Et uventet twist fra en fire- eller to-sømt fastball kan gøre forskellen i et baseballhold, der vinder eller taber World Series. Imidlertid, "nogle forklaringer vedrørende de forskellige tonehøjder er fuldstændig forkerte, sagde Barton Smith, en professor i mekanik og rumfartsteknik ved Utah State University, der betragter sig selv som en stor fan af spillet.

Han og hans doktorand, Nazmus Sakib, udfører eksperimenter for at forklare, hvordan baseballs bevæger sig. Sakib og Smith vil præsentere deres resultater på American Physical Society's Division of Fluid Dynamics 71st Annual Meeting, som finder sted 18.-20. november i Georgia World Congress Center i Atlanta, Georgien.

En baseball er asymmetrisk på grund af ottetals symønsteret, og den måde en baseball bevæger sig gennem luften på afhænger af graden og retningen af ​​dens spin og dens orientering, når hånden slipper den. Magnus-effekten, eller kraften på en roterende genstand, der bevæger sig gennem en væske som luft, skubber i den retning, som den forreste del af bolden drejer. Så det får en bold med topspin til at falde og en bold med backspin til at få noget løft - nok til at bremse dens fald, men ikke nok til at overvinde tyngdekraften.

Dette velundersøgte fænomen påvirker de fleste baner med undtagelse af den praktisk talt spin-fri knobold, som gribes med tommelfinger og fingerspidser. Den to-sømmede hurtigbold, som gribes af lang- og pegefinger langs sømmene, syntes også at opføre sig på en måde, der ikke forklares af Magnus-effekten.

Sakib og Smith fokuserer på disse to pladser, som er påvirket af andre kræfter end Magnus-effekten. I deres undersøgelse, forskerne opstillede en pitching-maskine, der kaster fastballs og knuckleballs gennem en røgfyldt sti. Automatiske billeder, udløst af lasersensorer, tog to billeder af bolden og røgen efter udgivelsen. Derefter, ved hjælp af en teknik kaldet partikelbilledhastighed, Sakib og Smith sporede røgpartiklernes bevægelser for at beregne hastighedsfeltet omkring bolden og retningen af ​​den roterende luft på et givet sted.

Derefter, de beregnede "grænselagsadskillelsen" ved at identificere de dele af boldens overflade, hvor det luftlag, der omgiver bolden, var adskilt for at danne kølvandet. Mens grænselagsadskillelsen varierer forskelligt for de to fastballbaner, når bolden roterer, nettoeffekten er den samme.

Sakib og Smith fandt ud af, at to-sømme-stigningen har en vippet spin-akse på grund af det faktum, at den ene finger forlader sømmen før den anden, som kan få bolden til at bevæge sig sidelæns, i modsætning til en fire-sømt fastball. I tilfælde af knækbold, adskillelsespunktet kan ændre sig midt i flyvningen, får bolden til at skifte retning tilfældigt.

Smith "håber nu at møde en pitcher fra den største liga, der ønsker at bruge det, vi har lært gennem flydende dynamik, til at kaste et bedre bane."