Fodbold brugt til testen og deres panelretning:Pelada A og Pelada B (32 paneler, Smeltet), Tsubasa A og Tsubasa B (6 paneler, Adidas), og Flight A og Flight B (4 paneler, Nike). A angiver en symmetrisk retning, mens B angiver en asymmetrisk retning). Kredit: Videnskabelige rapporter (2021). DOI:10.1038/s41598-021-89162-y
Forskere fra fakultetet for sundheds- og sportsvidenskab ved University of Tsukuba brugte aerodynamiske eksperimenter til empirisk at teste flyveegenskaberne for en ny fire-panel fodbold, der blev vedtaget af den engelske Premier League i år. Baseret på projektil- og vindtunneldata, de beregnede træk- og sidekræfterne og fandt ud af, at den nye bold var marginalt mere stabil end tidligere versioner, men måske ikke flyver så langt. Dette arbejde kan hjælpe med at forbedre designet af fremtidens sportsudstyr.
Sportsspillere ved, at millioner af dollars i løn og potentielle anbefalingsaftaler kan være på spil under hver kamp. Fodboldspillere klager ofte over boldens aerodynamiske egenskaber, fordi et tilfældigt flagren under flyvning kan gøre et harmløst skud til et mål. Old-school fodboldbolde har 32 paneler, med en blanding af sekskanter og femkanter. For nylig, bedste fodboldligaer har eksperimenteret med 6-panel versioner med strimler, der ligner en volleyball. Til den nye sæson, den engelske Premier League har introduceret Flight 2020 fodbold fra Nike, som annonceres for at have støbte riller, der giver ensartet flyvning.
Nu, forskere ved Tsukuba University har testet disse påstande med vindtunnelforsøg. De målte trækkoefficienten for bolden, sammen med to tidligere modeller, som en funktion af Reynolds -tallet. Reynolds -nummeret, en vigtig parameter i væskedynamik, styrer overgangen fra glat til turbulent flow. Ifølge forfatteren professor Takeshi Asai, "ved lave Reynolds -tal, der sker en jævn strømning, fordi viskositet kan dæmpe turbulens. Ved høje Reynolds -tal, kaotiske luftvirvler kan føre til ustabile og uforudsigelige flyvemønstre. "
Holdet fandt øget træk ved høje Reynolds -tal for den nye bold. Dette førte til reduceret flyveområde, men kan også have reduceret laterale kræfter, der kan destabilisere banen. Dette gjaldt især i den "asymmetriske" orientering af bolden, da en af rillerne vendte fremad. "De mindre udsving i side- og løftekræfterne ved Flight 2020 indikerer, at det er mindre sandsynligt, at det vil opleve uregelmæssige ændringer i banen, derved muligvis fører til større stabilitet under flyvning, "siger professor Asai.
Holdet tilskrev delvist denne afvejning i stabilitet på bekostning af rækkevidde til øget overfladeruhed. Dette fund kan være nyttigt til at designe andet sportsudstyr for at øge vigtigheden af dygtighed og reducere virkningen af held.