为什么高尔夫球表面布满了小坑?这样设计有什么好处?

在高尔夫球上做出很多凹坑,当高尔夫球上在空气中高速运动时,表面的凹坑就会扰动附近的空气,在球的前半部也形成涡流,就减小了前后的压强差,也就减小了压差阻力。与光滑的球比较,有凹坑的球在空气中运动时,固然是增大了摩擦阻力,但却大大减小了压差阻力,综合考虑,有凹坑的球受到的阻力要小得多,更利于球的飞行。

 高尔夫球在空气中高速运动时,除受到空气的摩擦阻力外,更主要的是还要受到一个压差阻力。高尔夫球穿过空气,相当于空气分别从高尔夫球周围绕过,同时高尔夫带动其表面粘附的空气运动。当达到一定速度时,空气就出现混乱运动,在球的后半部出现速度很大的涡流。而在高尔夫球的前端空气在分离时,有一个静止的空气区。根据伯努利原理,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。这样,高尔夫球前端的空气压强大于后部压强,两侧形成一个压强差。于是,产生向后的压力差,就是压差阻力。并且,这个压力差很大,对高尔夫球的影响较明显。

高尔夫球上的凹坑

高尔夫球上有300 多个凹洞,每个洞的平均深度约为0.025 厘米。事实上,高尔夫球表面有意制造了许多凹洞,这是动力空气学研究的成果。这些凹洞的存在,正是为了减少空气的阻力,并增加球的升力,从而让高尔夫球飞得更远。

球的飞行轨迹不仅受到自身重力的影响,还会受到来着空气的阻力

因此,如何降低空气阻力便成为关键。高尔夫球手在击球时,每个球都获得一种向后的旋转力,这与这些凹痕密切相关,好像在球的下方形成一个厚的气枕一样。一颗高尔夫球被打出后会高速地飞行,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,空气在球的后方会形成一股扰动的尾流,它影响着阻力的大小。球上的凹洞可以减少气流方向的变化,使后方的气流更平滑,从而减小尾流的范围。由此大概能减少20%的阻力。

在球的回旋过程中,一个带有凹洞的球会通过偏折气流从而获得近一倍的升力。凹洞减少了飞行中的阻力,又提供了额外的升力,因此带来更良好的空气动力性能。球于是可以飞得更远、更高也更准。另外,高尔夫规则也有规定,高尔夫球的形状不能被随意更改。

为什么高尔夫球表面布满了小坑?这样设计有什么好处?

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