Mi a közös a tengeralattjárón, a rakétán és a futballon?

Miért a szaporodó szferoid a siker formája?

Iratkozzon fel a Scientific American ingyenes hírlevelére.

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Regisztráció "data-newsletterpromo button-link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "ArticleBody">

Az NBC Learn geometriai alakzatokról szóló "The Science of NFL Football" epizódja a gömbök, az ellipszisek és a szaporodó gömbök közötti különbségeket és azok játékra gyakorolt hatását tárja fel. A futball egyedi formája például hozzájárul a labda dinamikus jellegéhez, amelyet szoros spirálban lehet hosszú távolságokra dobni, vagy kiszámíthatatlanul pattan a játéktérre.

A baseballok, kosárlabdák és sok más sportlabda gömbölyű, egységes kialakításon alapul, amely megkönnyíti a lövésüket, dobásukat és ütésüket. A futball azonban kétdimenziós eredetét az ellipszisnek köszönheti, nem pedig a körnek, így a sertésbőrnek szaporodó gömb alakja van, amelynek poláris tengelye nagyobb, mint az egyenlítői átmérője. Hosszúkás természetének köszönhetően a futball megfelelően megdobva spirál lesz. A pörgés giroszkópos hatást vált ki, stabilizálva a labda repülését a levegőn keresztül.

Ez a forma megnehezíti a futball dobását, mint egy gömb alakú labda. De, mint szaporodó gömböcske, a futball kevésbé veszi át a levegőt, ami megmagyarázza, miért dobhat egy futballt távolabb, mint egy olyan gömb alakú labdát, mint egy kosárlabda vagy egy nagyjából azonos méretű és súlyú labdát. Ha egy futballt kissé megingatunk, a feszes spirállal ellentétben, akkor nem fog olyan messzire utazni, mert nagyobb felületet mutat a repülés irányában, ami nagyobb fokú légsúrlódást eredményez, más néven húzóerőt.

A labda eredeti kialakításának javítása nem bizonyult könnyűnek. Tony Schmitz, a Floridai Egyetem Gépészeti és Repüléstechnikai Tanszékének egyetemi docense szerint a legjobb futballforma a csökkentett ellenállást és a pálya stabilizálását egyaránt figyelembe venné. "Jelenleg a kavicsos felület és a spirális mozgás csökkenti az ellenállást" - mondja. Bármely kialakítás, amely "növeli ezeket a hatásokat, javíthatja a" repülési "teljesítményt, de sok sikert jelentõs változtatáshoz." A Hasbro játékgyártó cég érdekes változtatásokat hajtott végre a Nerf felállásban - Nerf Vortex futballjának például farka van, amely javítja a dobáskor megtett távolságot. Természetesen teljesen más kérdés, hogy egy ilyen labda miként utazna rúgáskor.

A repülőgépek, a tengeralattjárók és a rakéták megegyeznek az alapvető tervezési elvekkel, mint a labdarúgók, mivel alakjuk hosszúkás az erőfeszítések csökkentése érdekében. Ezek a járművek azonban saját erőből működnek, és képesnek kell lenniük a menet közbeni irányváltásra, így nem tudják használni a forgó giroszkópos hatást, amely egy tökéletesen eldobott spirált ilyen szépséggé tesz.

Ami az azonosított repülő tárgyakat illeti, a szaporodó gömbök nem képesek megfelelni a geometriai alakok egyik osztályának távolságától: A repülő korong (Frisbee) vagy a gyűrű (Aerobie) nemcsak vékony profilokkal rendelkezik, amelyek csökkentik a vonóerőt és a forgást, ami növeli a stabilitást, de emelést is létrehozni, lehetővé téve számukra, hogy meglehetősen messzire vigyék őket. Egy futballpályán egy jól kidobott Aerobie könnyedén átmehet a végzónából a végzónába.