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为什么高尔夫球表面布满了小坑

物理, 社会 你是第1685个围观者 0条评论 供稿者:

为什么高尔夫球表面布满了小坑

为什么高尔夫球表面布满了小坑

为了飞行,飞机通常需要尽可能光滑的表面和呈流线型的机身,而高尔夫球却恰好相反,高尔夫球表面大约有300 多个小坑。为什么高尔夫球要设计成这样呢?

现今世界上流行的各种球类运动中,高尔夫球可谓“高龄老人”,有五六百年的历史了。最早的高尔夫球是木制的,后来改用皮革缝制,里面充以羽毛。不过这种球有一个大缺点,就是当球被打入水中或被露水沾湿时,重量变化很大。从1845 年开始,出现了改用橡胶或塑胶压制而成的光滑圆球,它们的优点是不会因为被水打湿而增加重量。但是接着又发现了一个大问题,就是每次击球后,球飞行的距离大为缩短。

原来的皮革球,虽然比较粗糙,但飞行较远。为什么表面光滑了,飞行距离反而缩短了呢?后来人们发现,球体表面设计可大有学问呢!

一开始空气被认为是没有黏性的,或者说是没有摩擦的。科学家把这种没有黏性的流体称为理想流体。按理说,在理想流体中飞行的物体应该没有阻力。不过这和实际观察到的现象完全不符合,物体在空气中飞行时受到的阻力是绝对不可忽略的。最早认识到这个矛盾的是法国学者达朗贝尔,所以这个矛盾也被称为“达朗贝尔佯谬”。对高尔夫球飞行距离的研究,可以说是由此开始的。

当高尔夫球在空中飞行的速度较慢时,球附近的流体分子基本上是贴着球面流动的,这时球所受的阻力基本上由流体的黏性阻力组成。而当球飞行的速度较大时,在球的后面就形成了对称的涡流,在球附近的流体分子贴着球走一段后,就脱离球面,这种现象也称为边界层分离。边界层分离总是和涡流同时产生的。在涡流的中心,流体的压力较小,若在海洋大涡流周围的物体就会被吸进涡流中去。这在很多灾难电影中都有表现。球后面是中心压力很小的涡流,而球前面的压力是较大的,由于这个压力差,球就受到一个很大的阻力。一般说来,球的飞行速度越大,边界层的分离就越早,在球的后面形成的涡流区也就越大,这种压力所形成的阻力也越大。从根本上说,飞行的球之所以产生边界层分离的现象也是流体有黏性的缘故。

为什么高尔夫球表面布满了小坑

在光滑的球的表面,由于这种边界层分离得早,形成的前后压力差所构成的阻力就很大,所以高尔夫球在由皮革改用塑胶后,飞行距离便大大缩短了。为此人们不得不把高尔夫球做成“麻脸”,即表面布满了圆形的小坑。“麻脸”的高尔夫球飞行时小坑附近会产生一些小的涡流,由于高尔夫球表面附近的流体分子被涡流所吸引,边界层的分离点就推后许多。因此,在高尔夫球后面所形成的涡流区便比光滑的球所形成的涡流区小很多,从而使得前后压力差所形成的阻力大为减小。光滑的高尔夫球,一杆最多飞行数十米,而“麻脸”的高尔夫球一杆可以飞行200 多米。可见高尔夫球“麻脸”的减阻效果是非常明显的。

这家伙很懒,什么都没写!

—— 10why

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