高尔夫涡流(高尔夫球表面为什么有这么多小坑？)

高尔夫球外表为什么有这么多小坑？

高尔夫球外表为什么会有凹坑呢？约莫你从小就听说过这个成绩。然后你会取得一个反直觉的答案：给光球外表挖一些小坑，让它变粗糙，可以减小阻力，在空中飞得更远。

粗糙外表反而比平滑的阻力小？高中物理分明报告我，平滑外表的摩擦阻力更小呀。这个疑问不休伴随着我的童年，以及青少年。直到上大学，乃至读研讨生，学了流精力学，才明白这些小坑为什么能减小阻力。

球在空中飞行时，是会有摩擦阻力，但这个相对较小，而起主导作用的是别的一个阻力，叫压差阻力。球飞行时，周围氛围层产生分散，尾部构成低压涡流区，远小于球前线压力，就构成了压差阻力。

有个很神奇的流精力学征象，叫阻力危急，约莫意思是：随小球速率增长，到达118约米每秒时，雷诺数约3.5×10^5，流体在小球头部由于不安定性产生由层流到湍流的转捩，招致分散延长，低压涡流区变小，前后压差变小，阻力就忽然变小了。关于外表有坑的球，这个坑增长了周围氛围活动的不安定性，好比高尔夫球在速率到17米每秒的时分，就已开头产生层流到湍流的转捩，让分散延长，阻力系数就开头减小了，在到达30米每秒的时分，阻力系数降到最低。以是在17-118米每秒的速率区间时，高尔夫球的阻力是远小于光球的，而平常打高尔夫球的速率，恰好就在这个速率区间内。

为了佐证这一实际，用流体仿真软件AICFD做了个模仿。建两个模子，分散是光球和高尔夫球的。设置小球的飞行速率30m/s，盘算了一下，光球的活动分散点，在约莫80°的地点，而高尔夫球的分散点约莫在110度，分析30m/s时，高尔夫球以前产生了转捩，分散延长，低压涡流区面积也更小。

我们再定量统计一下氛围阻力，光球的为0.34N。高尔夫球仅有0.12N，减阻后果十分分明。

实际加仿真，高尔夫球为什么有小坑，你懂了吗？假如没懂的话也没干系，我们做个实行，亲眼看一看。渴望不会翻车。用建的模子，3D打印了一个光球和高尔夫球，两球的轻重和质量基本一样。

然后跑去木料厂，选了三根上好的木料。又买来了强力橡皮筋儿。你猜我要干嘛？为了坚持实行时，每次飞出的球度一律，我方案diy一个大弹弓，用相反的拉伸长度确保球速一律，你猜对了吗？弹弓做好啦。

前方的实际和仿真，已分析了小球速率到达30米每秒时，阻力系数开头降到最低。以是我们先测试拉伸多长，小球可以以30米每秒速率飞出。测试办法很简便，将小球平射出去，发射点的高度是1.3米，依据自在落体公式，小球下降0.5秒。那么让它水平朝向飞出15米，对应的速率就是30米每秒啦。颠末测试，皮筋拉伸到这个长度，可以给小球射出30米每秒的速率，底下我们每一组实行都拉伸到这个距离，为了给小球一个初始飞行角度，让它飞得更远一点，我们之后的每组实行都把球拉伸到这个地点。发射、测距；发射、测距；发射、测距，但是。。。。。。。

这个数据，怎样不同这么大，看不出任何纪律，应该是我发射点地点和角度控制得不太好，于是我改动方案，在地下打了个木桩作为起射点，确保它每次飞出去的发射点一样，然后发射、测距；发射、测距；发射、测距，但是。。。。。。。，仍旧是没有任何统计纪律的数字。即使发射点一样，约莫我手捏着球的地点和力度也影响了它发射的速率和角度，要制止手的干扰；再次改动方案，我剪了布袋，暂且做了2个拉手，制止手与球直接交往，这次看看后果，发射、测距；发射、测距；发射、测距。。。。，数据乱到我想戳本人的眼睛，从早上9点出门，到晚7点，实行仍没有任何历程，无比懊丧的同时，也不得不供认，这次是彻底翻车了，手感对实行的影响太大，远宏大于了氛围动力学阻力产生的那点不同。天立刻就黑了，只能整理行囊，打道回府。

我归来回头啦，今天的翻车是最彻底的一次，之前的鹞子好歹还能飞起来，上期的手机固然捐躯了，但最少水冷的成绩证实了，今天就没有得就职何可以用的数据了。

归来回头后我在网上查，发觉一此中学生也做过相似的实行，她做了一个很酷的弓箭，的确可以制止人手的影响，让球的发射角度和速率一律。

但可惜的是，她的球发射速率太小了，我按她文章里数据盘算了一下，发射速率在13.4到14米每秒之前，还没有到达高尔夫球阻力系数具有分明减小上风的速率区间，以是她的谁人后果，光球和高尔夫球的飞行距离很接近，并没有实验出高尔夫球分明的阻力上风，假如她的速率再大点儿就好了。要是各位真的渴望看到高尔夫减阻上风的实行后果，接待弹幕留言，假如有志愿的人多，我也思索做一个如此的弓箭，再给各位重做一次实行。

对了，你晓得高尔夫球这个坑的泉源吗？

但是最早的高尔夫球是圆的，厥后球用旧了，外表有凹坑之后，人们发觉，咦，它反而飞得更远，然后才开头专门给它计划小坑，真理的取得很多都来自于不测。从高尔夫球的坑，我们的头脑做一下延伸和拓展，既然外表有坑，可减小阻力，那么，铅球、足球、篮球、乒乓球、乃至汽车、飞机、火箭、导弹是不是都可以做成带坑的来减阻？

但是只需在这个速率区间内，真的是可以的，只是像乒乓球篮球，也不以飞得远为目标，铅球倒是，但一切选手球都飞得更远，比力赛后果也没啥影响，至于足球，但是它以前使用这个原理了，足球外表是由32块皮缝制成的，并且缝制的针脚还很粗，固然不像高尔夫球是坑，但都是增长外表粗糙度，一样起到减阻后果，并且足球外表的这个计划另有别的一个使用就是马格努斯效应，为了产生偏转力，打出香蕉球。假如你对这个感兴致，接待弹幕留言，之后我也可以专门出一期香蕉球的视频。

至于刚刚说的飞机火箭导弹，谁人速率就太快了，完全不在这个速率区间了，就没有必要计划坑了，至于汽车，咦，你看它是不是恰好就在这个速率区间，只是说外表计划成坑坑凹凹的，真实有点不雅观但你看保时捷是不是很智慧，它把坑计划到了车底下，你就说牛不牛！

另有，你有没有以为到车身脏了，更省油，就是脏的车外表粗糙，多几多少能低落一丢丢行驶阻力，完成省油，下次不想洗车时，你的懒散就有了一个个高上的托词，我是在为国度节流动力。

咦，你再拓展一下，百米运倡导最快的速率能到达10.4米每秒，固然不在我们本期研讨的这个高尔夫球的速率区间，但你增大外表粗糙度，是可以低落阻力危急的速率的，RMIT的文章中有干系的实行证实。

那么我们把衣服的凹凸计划得公道些，让它在10每秒以内，就完成阻力系数减小，然后让运倡导穿着这个衣服跑，是不是就能跑得更快，冲破现有天下纪录？ 咦，你说菲尔普斯的鲨鱼鳍泳衣，是不是就是这个原理，他谁人固然不是坑，但是是小隆起，凹呀凸都一样，都是增长外表粗糙度，完成减阻。

说了很多啦，今天视频就先到这吧，固然实行翻车啦，但但是这个仿真也不佳做，半个月才做出来的，试了很多盘算模子，厥后用的大涡模仿。渴望我的积极没有让你太扫兴，渴望和你下周见！拜拜！