Sticky baseballs:Fysikken i den seneste skandale i Major League Baseball

Snyd i baseball er lige så gammelt som selve spillet, og kande, der ændrer boldens overflade, er en del af den lange historie. En tilføjelse til snyd er en ny skandale, der involverer kander, der muligvis anvender klæbrige stoffer - hvad spillere omtaler som "klæbrige ting" - til baseballs.

Major League -slagere slår denne sæson ud næsten hver fjerde gang, de træder til tallerkenen, sammenlignet med en ud af seks gange i 2005.

Som sportsfysiker og mangeårig baseballfan, Jeg har været fascineret af nyhedsrapporter om, at påføring af klæbrige stoffer på bolde kan få banerne til at dreje hurtigere. Og hvis kande kan smide deres fastballs, kurvekugler og glidere med mere spin end tidligere år, deres baner bliver sværere at ramme. Hvordan forklarer videnskaben alt dette?

Klæbrige ting øger friktion og drejningsmoment

Hvis du vil forstå, hvad alt det klæbrige ballade handler om, du skal kende nogle grundlæggende friktion.

Du har sikkert forsøgt at skrue et låg af en genstridig krukke. Hvis der ikke er tilstrækkelig friktion mellem dine fingre og låget, du er muligvis ikke i stand til at øve nok moment - kraftens rotationsanalog - til at få låget til at dreje. En måde at få mere drejningsmoment på låget på er at øge friktionskraften. I mit hjem, vi beholder et cirkulært stykke gummi for at øge friktionen og hjælpe med at åbne hårde krukker.

Kander ønsker mere friktion mellem deres fingre og baseball, og de bruger angiveligt nogle interessante stoffer til at opnå dette. Ifølge en nylig Sports Illustrated -artikel, "kander er begyndt at eksperimentere med tromleharpiks og surfbrætvoks." "De bruger Tyrus Sticky Grip, Fast greb spray, Pelican Grip Dip stick og Spider Tack, en lim beregnet til brug i verdens stærkeste mands konkurrencer, og hvis reklamer viser nogen, der bruger den til at løfte en askeklods med håndfladen. "Den artikel noterede et eksempel på en bold, så klæbrige spillere kunne se fingeraftryk på den, og en anden historie, hvor en bold kunne sidde fast i en persons åbne hånd med håndfladen mod jorden. Alle disse klæbrige stoffer ville øge friktionen og dermed give kander et bedre greb om bolden.

Flere spin gør baner sværere at ramme

Dagens klæbrige fingre er spillernes seneste forsøg på at opnå en uretfærdig fordel. Men hvordan gør klæbrige ting en tonehøjde sværere at ramme? Det hjælper med at øge centrifugeringshastigheden.

Medmindre en kande kaster en kno, som har meget lidt spin, alle baseballs kører godt over 1, 000 omdrejninger i minuttet, når de forlader kandernes hænder. Det spin skaber en kraft - lad os kalde det spin -kraften - der får baseballs til at bevæge sig og krumme på måder, der kan smide slagere.

Som luft smadrer ind i en bevægelig baseball, den vikler ikke helt rundt om bolden - den adskiller sig fra overfladen, inden den når bolden bag på. Tænk på vand, der strømmer langs siderne af en båd i bevægelse. Vandet vikler ikke gnidningsfrit rundt om bagenden af ​​båden - der er et kølvandet på turbulent vand bagved. Men når et ror vender båden, kølvandet bevæger sig væk til den ene side. Newtons tredje lov siger, at hvis båden skubber vand i en retning, vand skal skubbe båden i den modsatte retning, får båden til at dreje.

Den samme idé gælder for et snurrende baseball. Hvis baseballet drejer rundt, luftens kølvandet bag bolden vil være asymmetrisk. Så spin -kraften skubber bolden i den modsatte retning, hvorfra luftens kølvandet skubbes.

Overvej en overhåndskurveball. I denne tonehøjde, en Major League Baseball -kande trækker ned på forsiden af ​​bolden, når han slipper den, genererer topspin. En top-spinning curveball skubber luft opad fra bagsiden af ​​bolden, ligesom et vække, der kommer fra den ene side af en båd. Fordi bolden skubber luftens kølvandet opad, luftens kraft på en kurvekugle er nedadgående. Curveballs oplever således et skub nedad på vej til tallerkenen, alt takket være spin -kraften.

Hvor effektive er klæbrige ting?

Her kommer den påståede snyd ind.

Som med kander tidligere, en Major League -kande i dag kunne lægge klæbrige ting på fingrene i omklædningsrummet, holde nogle til hans uniform eller endda få nogle fra en holdkammerat. Stofferne med hovedrollen i den aktuelle skandale ville hjælpe med at skabe mere spin. En god kande kan kaste en curveball ved 85 mph med en centrifugeringshastighed på 2, 400 omdr./min. Med cirka 20 pund friktionskraft mellem kandens fingre og bolden. Frit tilgængelige pitchdata viser, at nogle kande har øget deres centrifugeringshastighed med cirka 400 o / min på kurvekugler sammenlignet med tidligere sæsoner. Det er en stigning på 17% i centrifugeringshastighed og kræver en stigning på 17% - eller yderligere 3 pund - i friktionskraft, der kommer fra klæbrige stoffer.

For en overhåndskurveball, en ekstra 400 omdr./min. topspin kan føre til mere end 2 tommer ekstra lodret fald - hvilket tilfældigvis er tykkelsen af ​​den søde plet på et baseballbat. Med andre ord, en Major League Baseball -batter, der kender en pitchers curveball, kan svinge, hvor han tror, ​​han vil få god kontakt, undtagen fordi de klæbrige ting og ekstra spin bolden vil krydse tallerkenen 2 tommer lavere end dejen forventer. Han vil enten savne banen eller ramme en svag grounder.

Strikeouts sker i en alletiders høj hastighed, og klæbrige ting kan være en af ​​synderne. Major League Baseball overvejer allerede, hvad de skal gøre ved alle rapporter om klæbrige fingre. Dommerne kan snart med jævne mellemrum kontrollere kande under spil.

Men uanset hvad ligaen beslutter, kat-og-mus-spillet mellem spillere, der søger forbedret præstation, og ligaen, der forsøger at fange dem, vil fortsætte, tilføjer til den rige lore af snyd i baseball.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.