Fizyka 5-uncjowej piłki baseballowej: dlaczego tak bardzo się odbija?

7

W 1872 roku baseball zmienił się na zawsze. Do tego roku sprzęt baseballowy był chaosem. Następnie władze ujednoliciły najbardziej podstawowe elementy. Od tego momentu każda piłka była taka sama. Waży tylko 5 uncji. To jest 142 gramy. Jego obwód wynosi dokładnie 9 cali. 23 centymetry.

Nie chodzi tylko o produkt końcowy. Proces produkcji jest ściśle regulowany. Zacznijmy od rdzenia. Korek prasowany. Owiń go czarną gumą. Dodaj kolejną warstwę czerwonej gumy. Teraz nadchodzi uzwojenie. Nić wełniana składa się z trzech warstw przędzy bawełnianej. Cement gumowy utrzymuje nić na miejscu. Wreszcie mamy dwuczęściową okładkę. Uszyte bawełnianą nicią woskową nr 216 w kolorze czerwonym.

To nie jest tylko drobnostka. Design ma wpływ na wszystko. Wyobraź sobie, że grasz w tenisa. Rozmiar jest również podobny. Jednak piłki tenisowe odbijają się znacznie lepiej. W baseballu nazywa się to „stopniem regeneracji…”. Do 1911 roku wprowadzono do gry piłki z korkowym rdzeniem. Home runy (trafienia poza boisko) były trudniejsze do trafienia. Piłka mniej się odbijała.

Aby zrozumieć dlaczego, musimy sięgnąć do fizyki. Naukowcy wykorzystali szybkie kamery do analizy spadających piłek. Oto co się stało.

Jak odbija się baseball: nauka o rzucaniu

Grawitacja ściąga piłkę w dół. Cała energia potencjalna jest zamieniana na energię kinetyczną redukcji. Masa jest ważna. Wysokość upadku ma znaczenie.

Zatrzymuje się, gdy piłka uderza w podłogę. Na chwilę. Energia kinetyczna staje się zerowa.

Energia nie znika. Formularz się zmienia. Piłka jest ściśnięta. Zmienia kształt z idealnej kuli na lekko owalny. Na poziomie molekularnym długie łańcuchy polimerowe w rdzeniu rozciągają się i kurczą.

Rozciągnięcie trwa mniej niż 0,001 sekundy. Następnie polimer odbija się. Piłka zaczyna poruszać się w górę. Fizycy opisują to jako energię kinetyczną, która jest przekształcana w energię sprężystą, a następnie ponownie w redukcję energii kinetycznej.

Część energii jest tracona w postaci ciepła podczas sprężania. Piłka nigdy nie wraca na swoją pierwotną wysokość. Piłka baseballowa może odbić się tylko na wysokości około 32 procent wysokości upadku.

W jaki sposób liga MLB kontroluje odbicie piłki?

Major League Baseball (MLB) kontroluje odbicie z dużą ostrożnością. Po wyprodukowaniu kulki dostarczane są do centrum testowego. Strzela się do nich z armat. Prędkość wynosi 85 stóp na sekundę. 26 metrów na sekundę. Uderzyli w drewnianą nawierzchnię osiem metrów dalej. 24 metry.

Władze zmierzyły prędkość odbicia. Dzielą to przez tempo opadania. Wynik powinien wynieść 54,6%. Plus minus 3,2%. Prędkość powrotna powinna wynosić około 46 stóp na sekundę.

Piłka musi także zachować swój kształt. Wytrzymuje nacisk 65 funtów. Odkształcenie ściskające powinno być mniejsze niż 0,08 cala. 0,2cm.

Dlaczego to jest ważne? Ponieważ przedmiot ten definiuje trwałość. Jeśli odbicie się zmieni, gra się zmieni. 5-uncjowa piłka baseballowa to dobrze zaprojektowany przedmiot. Jego zachowanie jest przewidywalne. To właśnie sprawia, że ​​baseball jest sportem wymagającym umiejętności. I fizyka.