Fyzika 5 uncového baseballu: Proč tolik skáče?

15

V roce 1872 se baseball navždy změnil. Až do letošního roku byl v baseballovém vybavení chaos. Poté úřady standardizovaly nejzákladnější prvky. Od té doby byl každý míč stejný. Váží pouze 5 uncí. To je 142 gramů. Jeho obvod je přesně 9 palců. 23 centimetrů.

Nejde jen o konečný produkt. Výrobní proces je přísně regulován. Začněme jádrem. Lisovaný korek. Zabalte ho do černé gumy. Přidejte další vrstvu červené gumy. Nyní přichází vinutí. Vlněná nit má tři vrstvy bavlněné příze. Gumový cement drží závit na místě. Konečně tu máme dvoudílný obal. Šité 216 červenou voskovou bavlněnou nití.

To není jen maličkost. Design ovlivňuje vše. Představte si, že hrajete tenis. Velikost je také podobná. Tenisové míčky však mnohem lépe odrážejí. V baseballu se tomu říká „rychlost zotavení…“. Do roku 1911 přišly na řadu koule s korkovým jádrem. Home runy (údery mimo hranice) byly těžší trefit. Míč odskakoval méně.

Abychom pochopili proč, musíme se obrátit na fyziku. Vědci použili vysokorychlostní kamery k analýze padajících koulí. Tohle se stalo.

Jak baseball skáče: Věda o nadhazování

Gravitace stáhne míč dolů. Veškerá potenciální energie se přemění na kinetickou energii redukce. Mše je důležitá. Důležitá je výška pádu.

Zastaví se, když míč dopadne na podlahu. Na chvíli. Kinetická energie se stává nulovou.

Energie nezmizí. Forma se mění. Míč je stlačený. Mění tvar z dokonalé koule na lehce oválný tvar. Na molekulární úrovni se dlouhé polymerní řetězce uvnitř jádra natahují a stahují.

Natažení trvá méně než 0,001 sekundy. Polymer se poté odrazí zpět. Míč se začne pohybovat nahoru. Fyzici to popisují jako kinetickou energii, která se přeměňuje na elastickou energii a poté znovu na redukční kinetickou energii.

Část energie se při kompresi ztrácí jako teplo. Míč se nikdy nevrátí do své původní výšky. Baseballový míček může odskočit pouze o 32 procent své výšky pádu.

Jak MLB kontroluje odskok míče?

Major League Baseball (MLB) ovládá odskok s velkou opatrností. Po vyrobení jsou koule doručeny do testovacího centra. Střílejí se z děl. Rychlost je 85 stop za sekundu. 26 metrů za sekundu. Narazili na osm metrů vzdálenou dřevěnou plochu. 24 metrů.

Úřady měřily rychlost odrazu. Dělí to podle rychlosti pádu. Výsledek by měl být 54,6 %. Plus mínus 3,2 %. Rychlost návratu by měla být asi 46 stop za sekundu.

Míč si také musí udržet svůj tvar. Odolává tlaku 65 liber. Kompresní sada by měla být menší než 0,08 palce. 0,2 cm.

Proč je to důležité? Protože tento objekt je definován stálostí. Pokud se změní odraz, změní se hra. 5 uncový baseball je dobře navržený objekt. Jeho chování je předvídatelné. To je to, co dělá baseball dovednostním sportem. A fyzika.