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为什么高尔夫球表面凹凸不平?_高尔夫球上为什么有小坑

栏目:数码科技

作者:B姐

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时间:2024-02-15 09:50:08

高尔夫球表面之所以设计有许多小凹坑,其目的是让高尔夫球飞得更远。统计发现,一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离大约只是表面有凹坑的高尔夫球的一半。

球类给人的印象都是光滑的,比如兵乓球、足球等等,但是高尔夫球为何要做成凹凸不平的呢?

根据统计发现,一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离大约只是表面有凹坑的高尔夫球的一半。这到底是为什么呢?

高尔夫球的形状是空气动力学研究的成果之一。空气对于任何在运动的物体,都会受到两个空气动力学中所谓的升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。

而物体在空气中运动时,主要受到两种阻力:一种是物体表面与气流的摩擦力;另一种是物体前面与后面所受气压之差所形成的压差阻力。在物体运动速度较快时,后者会占全部阻力的大部分。

高尔夫球快速飞行的时候,在球的后面形成了对称的漩涡,在球附近的流体分子贴着球走一段后,就脱离球面,这种现象也被称为边界层分离。高尔夫球后面是中心压力很小的漩涡,而球前面的压力比较大,由于这个压力差,球就受到一个相对较大的阻力。

一般来说,球的飞行速度越大,边界层的分离就越早,在球的后面形成的漩涡区也就越大,这种压差所形成的阻力也越大。光滑的球由于这种边界层分离得早,形成的前后压差阻力就很大,飞行距离就大大缩短了。

而当高尔夫球有了小凹坑,飞行时小凹坑附近产生了一些小的漩涡,由于这些小漩涡的吸力,高尔夫球表面附近的流体分子被漩涡吸引,边界层的分离点就推后许多。这时,在高尔夫球后面所形成的大漩涡区便比光滑的球所形成的漩涡区小得多,从而使得前后压差所形成的阻力大为减小。

此外,小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球,会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。

高尔夫球上为什么会有小坑?

高尔夫球表面之所以设计有许多小凹坑,其目的是让高尔夫球飞得更远。统计发现,一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离大约只是表面有凹坑的高尔夫球的一半。

为了找出最佳发射条件,高尔夫产业的工程师和科学家对球杆和球之间的撞击进行了深入的研究。撞击通常只维持1/2000秒,它决定了球的速度、发射角以及球体的自旋速度。接着,球的飞行轨迹会受到重力以及空气动力学的影响。因此,空气动力学的最佳化设计便成为让高尔夫球飞得远的关键。

空气对于任何在其中运动的物体,包括高尔夫球,都会施加作用力。把你的手伸出行驶中的车外,可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部分:升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力,增加球的升力。

一颗高速飞行的高尔夫球,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,球的后方会有一个紊流尾流区,在此区域气流起伏扰动,导致后方的压力较低。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来,尾流范围越小,球体后方的压力就越大,空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,从而减小尾流的范围。因此,有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。

小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球,会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹坑,它可以提供最佳的升力。

大多数的高尔夫球有300~500个小凹坑,每个坑的平均深度约为0.025厘米。阻力及升力对凹坑的深度很敏感:即使只有0.0025厘米这么小的差异,也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹坑通常是圆形的,但其他的形状也可以有极佳的空气动力性能,例如某些公司生产的高尔夫球采用的是六角形。

高尔夫球为什么有那么多凹点呢?

高尔夫球上有300 多个凹洞,每个洞的平均深度约为0。025 厘米。事实上,高尔夫球表面有意制造了许多凹洞,这是动力空气学研究的成果。这些凹洞的存在,正是为了减少空气的阻力,并增加球的升力,从而让高尔夫球飞得更远。

球的飞行轨迹不仅受到自身重力的影响,还会受到来着空气的阻力。因此,如何减低空气阻力便成为关键。高尔夫球手在击球时,每个球都获得一种向后的旋转力,这与这些凹痕密切相关,好像在球的下方形成一个厚的气枕一样。一颗高尔夫球被打出后会高速地飞行,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,空气在球的后方会形成一股扰动的尾流,它影响着阻力的大小。球上的凹洞可以减少气流方向的变化,使后方的气流更平滑,从而减小尾流的范围。由此大概能减少20% 的阻力。此外,在球的回旋过程中,一个带有凹洞的球会通过偏折气流从而获得近一倍的升力。

凹洞减少了飞行中的阻力,又提供了额外的升力,因此带来更良好的空气动力性能。球于是可以飞得更远、更高也更准。另外,高尔夫规则也有规定,高尔夫球的形状不能被随意更改。

今天的标准高尔夫球虽然品牌各异,但均采用表面凹痕型。如果是一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离远远少于表面布满凹槽的球。有人就试过,打光滑的球只能飞65米远,而有凹痕的球可打出275米远。

高尔夫球上为何有洞?

高尔夫球表面之所以设计有许多小

凹坑

,其目的是让高尔夫球飞得更远。统计发现,一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手

击出

后,飞行距离大约只是表面有凹坑的高尔夫球的一半。

为了找出最佳

发射条件

高尔夫产业

的工程师和科学家对

球杆

和球

之间的撞击进行了深入的研究。撞击通常只维持1/2000秒,它决定了球的速度、

发射角

以及球体的自旋速度。接着,球的飞行轨迹会受到重力以及

空气动力

学的影响。因此,

空气动力学

的最佳化设计便成为让高尔夫球飞得远的关键。

空气对于任何在其中运动的物体,包括高尔夫球,都会施加作用力。把你的手伸出行驶中的车外,可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部分:

升力

及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力,增加球的升力。

一颗高速飞行的高尔夫球,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,球的后方会有一个

紊流

尾流

区,在此区域气流起伏扰动,导致后方的压力较低。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来,尾流范围越小,球体后方的压力就越大,空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流

边界层

,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,从而减小尾流的范围。因此,有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。

小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球,会像

飞机机翼

般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹坑,它可以提供最佳的升力。

大多数的高尔夫球有300~500个小凹坑,每个坑的平均深度约为0.025厘米。阻力及升力对凹坑的深度很敏感:即使只有0.0025厘米这么小的差异,也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹坑通常是圆形的,但其他的形状也可以有极佳的空气动力性能,例如某些公司生产的高尔夫球采用的是六角形。

为什么高尔夫球上有小洞

事实上高尔夫球并没有洞,那是些凹槽,如同其他运动一样,高尔夫球有一定规则,球的大小有一定的标准,通常是棒球或网球的一半大小。

在高尔夫球运动的早期,球由重铅制成,其内塞满兽毛,球是坚硬的橡胶状的合成物质。

高尔夫球运动的目标之一足把球准确地击到远处。球的表面通常有凹槽状的核纹。专家说,当击得准时,这些凹状刻纹可以使球直向前飞。同时可以减少风的阻力,使球迅速前进,一个好手能把球击出274米之远。不过,实际上,能击得出180~230米就相当不错了。

为什么高尔夫球表面布满了小坑?这样设计有什么好处?

答案首先是因为端流

1、高尔夫球出现凹凸的表面是自然选择的结果,最早高尔夫球表面是光滑的,球手们长期打球发现旧的有痕迹的球飞得更远。后来空气动力学专家发现这些高尔夫球上的瘢痕起到了湍流发生器的作用。

2、小洞的直接作用是向圆球绕流中引入扰动,使其失稳,从而转捩成湍流,湍流的一个特征是存在无规则的速度脉动,横向上存在混合。

3、圆球绕流的阻力来源有两个,一个是压差阻力(形状阻力),一个是摩擦阻力。

4、边界层动量逐渐降低,直至产生逆流,推动后方流体离开物体表面,即产生边界层分离,此时压差阻力在总阻力中占主导。

5、为减小阻力,可以想办法减小压差阻力或摩擦阻力。但由于边界层分离后,压差阻力占主导,可采用边界特殊造型(减小压力梯度)、吹流(补充动量)、转捩(存在横向混合产生的动量补充)等方式来延迟边界层分离或使得分离点后移,从而减小压差阻力,最终减小总阻力。

为什么高尔夫球要做成表面是凹凸不平,而不是光滑的?

高尔夫球上做出很多凹坑,当高尔夫球上在空气中高速运动时,表面的凹坑就会扰动附近的空气,在球的前半部也形成涡流,就减小了前后的压强差,也就减小了压差阻力。与光滑的球比较,有凹坑的球在空气中运动时,固然是增大了摩擦阻力,但却大大减小了压差阻力,综合考虑,有凹坑的球受到的阻力要小得多,更利于球的飞行。

高尔夫球在空气中高速运动时,除受到空气的摩擦阻力外,更主要的是还要受到一个压差阻力。高尔夫球穿过空气,相当于空气分别从高尔夫球周围绕过,同时高尔夫带动其表面粘附的空气运动。当达到一定速度时,空气就出现混乱运动,在球的后半部出现速度很大的涡流。而在高尔夫球的前端空气在分离时,有一个静止的空气区。根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。这样,高尔夫球前端的空气压强大于后部压强,两侧形成一个压强差。于是,产生向后的压力差,就是压差阻力。并且,这个压力差很大,对高尔夫球的影响较明显。

高尔夫球上的凹坑

高尔夫球上有300 多个凹洞,每个洞的平均深度约为0.025 厘米。事实上,高尔夫球表面有意制造了许多凹洞,这是动力空气学研究的成果。这些凹洞的存在,正是为了减少空气的阻力,并增加球的升力,从而让高尔夫球飞得更远。

球的飞行轨迹不仅受到自身重力的影响,还会受到来着空气的阻力

因此,如何降低空气阻力便成为关键。高尔夫球手在击球时,每个球都获得一种向后的旋转力,这与这些凹痕密切相关,好像在球的下方形成一个厚的气枕一样。一颗高尔夫球被打出后会高速地飞行,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,空气在球的后方会形成一股扰动的尾流,它影响着阻力的大小。球上的凹洞可以减少气流方向的变化,使后方的气流更平滑,从而减小尾流的范围。由此大概能减少20%的阻力。

在球的回旋过程中,一个带有凹洞的球会通过偏折气流从而获得近一倍的升力。凹洞减少了飞行中的阻力,又提供了额外的升力,因此带来更良好的空气动力性能。球于是可以飞得更远、更高也更准。另外,高尔夫规则也有规定,高尔夫球的形状不能被随意更改。

知道高尔夫球上为什么会有300多个凹洞吗

这主要是为了增加高尔夫球再打出以后的飞行距离。有研究发现一颗表面光滑的高尔夫球在全力将其击打出去以后,与一颗表面有凹陷的高尔夫球相比较来说,飞行距离只是表面有凹陷的高尔夫球的一半。这也是为什么人们要将高尔夫球设计成表面凹陷而不是光滑的样子,主要是为了提高高尔夫球在飞行时候的距离。

当高尔夫球被设计成表面有小凹陷的时候,在飞行的时候这些小凹陷的周围就会形成一些细小的漩涡。而随着这些漩涡的形成,高尔夫球其表面的一些流体分子就会被这种漩涡所吸引。这就使得高尔夫球在飞行过程当中边界层的分离点会往后推一些。这个时候在高尔夫球后方所形成的一个大漩涡区与光滑的高尔夫球相比较来说就要小上很多,因此就使得高尔夫球在飞行的过程中所受到的阻力就会大大减少。

除了这个作用以外,高尔夫球表面的凹陷也会为高尔夫球提供一些上升力,因为一个表面不光滑的回旋球它就会像飞机的机翼一般。在飞行的时候,下方的压强要高于上发的压强,从而导致球能够上升一段距离。正是由于这个上升的推力,才导致高尔夫球在击打以后能够飞行的更远。所以说高尔夫球的设计并不是为了图一个好看。不是说表面光滑的,看上去没有什么高大上的样子,而设计成凹陷型才能够体现出高尔夫球自身是上层社会人所玩的项目。

之所以这样做是有一定的科学道理的。当然,即便是设计成这样,想要打好高尔夫球还是需要长时间的练习,同时你还要有精良的设备以及个人的天赋。当然这些所要花费的金钱也是一笔不菲的数目,对于平常家庭来讲,高尔夫球与我们可能是无缘的。

据我了解高尔夫球上有300 多个凹洞,每个洞的平均深度约为0.025 厘米。事实上,高尔夫球表面有意制造了许多凹洞,这是动力空气学研究的成果。这些凹洞的存在,正是为了减少空气的阻力,并增加球的升力,从而让高尔夫球飞得更远。

凹洞减少了飞行中的阻力,又提供了额外的升力,因此带来更良好的空气动力性能。球于是可以飞得更远、更高也更准。另外,高尔夫规则也有规定,高尔夫球的形状不能被随意更改。

今天的标准高尔夫球虽然品牌各异,但均采用表面凹痕型。如果是一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离远远少于表面布满凹槽的球。有人就试过,打光滑的球只能飞65米远,而有凹痕的球可打出275米远。

——摘抄自。顶高网

为什么高尔夫球表面凹凸不平?_高尔夫球上为什么有小坑