Гольфисты знают это неприятное чувство не понаслышке: казалось бы, идеальный пат ролл в сторону лунки, ударяется о край и выскакивает обратно. Это разочаровывающее явление, часто называемое «выскальзыванием» (lip out), — не просто невезение, а следствие физики и математики. Новое исследование, опубликованное в Royal Society Open Science, проливает свет на механику, лежащую в основе этих изматывающих моментов, объясняя, почему мяч может, казалось бы, бросить вызов гравитации и вырваться из лунки.
Понимание углового момента и «выскальзывание»
Наиболее распространенное «выскальзывание» происходит, когда пат наносится с избыточной силой и доходит до лунки немного не по центру. Это создает конкуренцию между двумя формами углового момента, который по сути является мерой вращательной силы объекта. Чтобы пат удался, угловой момент, толкающий мяч в лунку, должен быть больше углового момента, вызывающего его вращение вокруг края лунки. Когда вращательная сила вокруг края побеждает, мяч отскакивает.
Роль вращения в редких «выскальзываниях»
Более редкий и еще более загадочный тип «выскальзывания» происходит, когда мяч, кажется, падает в лунку, а затем неожиданно выскакивает обратно. По словам прикладного математика Джона Хогана из Университета Бристоля, соавтора исследования, это часто связано с вращением. Вращение означает, что мяч вращается вокруг оси, перпендикулярной земле или стенке лунки, когда он уже находится внутри.
Вот разбор процесса:
- Мяч опускается, преобразуя свою потенциальную энергию (энергия, обусловленная его положением) в вращательную энергию (вращение).
- Это вращение затем преобразуется обратно в потенциальную энергию, создавая достаточную силу, чтобы вытолкнуть мяч обратно из лунки.
Более широкие тенденции в спортивной физике
Явление «выскальзывания» не уникально для гольфа. Подобные непредсказуемые события происходят и в других видах спорта, например, когда баскетбольный мяч «танцует» на кольце, прежде чем упасть внутрь (или вылететь) из него. Это исследование соответствует растущей тенденции применения физики и математического анализа для объяснения кажущихся нелогичными событий в различных видах спорта, включая бейсбол и сквош. Эти исследования направлены на раскрытие механизма этих моментов, предлагая более глубокое понимание действующих сил.
Поиск решений: вызов для гольфистов
Хотя исследование и проясняет почему происходят «выскальзывания», оно не дает немедленных решений. Джон Хоган, который сам не играет в гольф, признает это, отмечая, что выяснение способа предотвращения этих разочаровывающих моментов — это задача, которая лучше всего подходит профессионалам. Основной целью исследования было пролить свет на лежащую в основе физику, оставив гольфистам возможность использовать это новое понимание для улучшения своей игры.
В конечном итоге, это исследование не направлено на решение проблемы в гольфе — оно направлено на раскрытие увлекательной физики, лежащей в основе знакомого спортивного сценария.
Исследование подчеркивает сложные и часто удивительные способы, которыми физика управляет миром спорта, превращая разочаровывающий момент в возможность оценить красоту научных принципов в действии.
