Forskere finder en ny måde at måle flyvende baseballs på

Når Major League Baseball-sæsonen går i gang, er et brændende spørgsmål for mange fans af den tredjemest populære sport i USA, hvor mange homeruns de vil se denne sæson.

En ny laboratoriemetode bruger en boldleveringsanordning med høj nøjagtighed og et hastighedsmålesystem til at give bedre fingerpeg om, præcis hvor højt og langt nogle af disse baseballs vil flyve.

Rapportering i tidsskriftet, Applied Sciences , Washington State University og Delft University of Technology forskere beskriver den nye teknik, som indebærer at affyre baseballerne gennem en række sensorer og måle hastighedsændringen, mens de rejser langs en bane. Arbejdet giver mulighed for mere præcision end traditionelle vindtunnelmålinger, fordi det ikke kræver, at bolden sidder på en platform, hvilket skaber en lille, men vigtig unøjagtighed.

"Mit laboratorium udfører tilfældigvis den mest nøjagtige test i verden af ​​denne ejendom," sagde Lloyd Smith, professor ved School of Mechanical and Materials Engineering og hovedforfatter på papiret. "Ikke mange mennesker bekymrer sig om løft og træk til det niveau, som vi gør, men folk er ligeglade i baseballkampe."

Selvom baseball er en populær sport, er de aerodynamiske egenskaber af baseball ikke blevet fuldt ud forstået. Det viser sig, at meget små ændringer i træk kan betyde meget i spillet, sagde Smith.

For at sikre en ensartet og ensartet spilleoplevelse bruger Major League Baseball kun én producent, Rawlings Sporting Goods, som følger strenge protokoller ved fremstilling af boldene. Bolden har en korkgummipille pakket ind i tre lag af en bestemt vægt af uld og dækket med læder. Konstruktionen af ​​piller, uld og læder er omhyggeligt defineret, målt og kontrolleret - selv farven på gummiet skal være konsistent. Mere end 200 mennesker arbejder for virksomheden bare for omhyggeligt at sy sømmene til baseballerne.

"Jeg troede aldrig i mine vildeste drømme, at jeg ville skelne mellem mavelæder og ryglæder på en bold, men det er jeg, og det viser sig, at de to slags læder er forskellige på en bold, og du vil finde mindre mave læder, end du ville have for et par år siden," sagde Smith.

Alt måles til at være ensartet, inklusive boldens vægt, størrelse, hårdhed og elasticitet, og for at opretholde fair play kræver Major League Baseball-regler endda, at bolden kun skal bruges til ét spil, før den kasseres.

På trods af den ensartethed, startede i 2015 og med stort set den samme baseball, så begyndte slagmænd at lave meget flere homeruns.

"Antagelsen var, at hvis du lavede bolden på samme måde, ville disse egenskaber altid komme ud på samme måde," sagde Smith. "Vi fandt ud af, at noget ændrede sig."

Da Major League Baseball-organisationen bestilte et panel til at studere den hidtil usete og dramatiske ændring, fandt forskerne ud af, at et lille fald i boldens aerodynamiske modstand på kun 3% var ansvarlig for den dramatiske ændring i homeruns. De fandt ud af, at en lille ændring i højden af ​​sømmene i bolden kan have forårsaget i det mindste noget af ændringen.

Men under disse undersøgelser fastslog forskerne, at vindtunnelmålingsteknikker ikke tilstrækkeligt kunne fange de små ændringer i luftmodstand, der kan gøre en enorm forskel i homeruns. Vindtunneler bruges til at måle modstandskræfter i alt fra flyvinger til biler og cykler, men de er ikke ideelle til baseballs.

"Du skal holde på bolden på en eller anden måde," sagde Smith, "og det betyder, at der altid vil være en vis ufuldkommenhed, når du bruger en vindtunnel til at måle luftmodstand."

Med deres laserstyrede hastighedsmålesystem var forskerne i stand til præcist at måle ændringer i hastighed og derefter bestemme acceleration, kræfterne på bolden og dens løft og træk.

"Vi var nødt til at gå tilbage og se på, hvad vi kan gøre for at gøre dette endnu mere præcist, og det gjorde vi," sagde Smith. "Det har ikke været nemt at gøre, og vi bruger meget tid på at kalibrere hver dag bare for at sikre, at vores sensorer fortæller os, hvad vi tror, ​​de er, men vi tror nu, at de modstandsmålinger, vi laver, går for at kunne slå alarm, hvis der er en ændring."

Eller hvis spillerne begynder at slå bolde ud af parken.

Teknikkerne kan bruges til andre applikationer i en række sportsgrene, fra cricket til fodbold, sagde Smith. Aerodynamik betyder jo noget for at vinde spil.

"Meget små forskelle kan gøre en stor forskel," sagde han. + Udforsk yderligere

'Laminar Express':Ingeniører dissekerer den to-sømmede hurtigbold