為什麼高爾夫球上的小坑會讓球飛的更遠?


如果耐心地數一數,我們會發現高爾夫球上有300 多個凹洞。每個洞的平均深度約為0.025 厘米。事實上,高爾夫球表面有意製造了許多凹洞,這是動力空氣學研究的成果。這些凹洞的存在,正是為了減少空氣的阻力,並增加球的升力,從而讓高爾夫球飛得更遠。

  球的飛行軌跡不僅受到自身重力的影響,還會受到來著空氣的阻力。因此,如何減低空氣阻力便成為關鍵。高爾夫球手在擊球時,每個球都獲得一種向後的旋轉力,這與這些凹痕密切相關,好像在球的下方形成一個厚的氣枕一樣。一顆高爾夫球被打出後會高速地飛行,其前方會有一高壓區。空氣流經球的前緣再流到後方時會與球體分離。同時,空氣在球的後方會形成一股擾動的尾流,它影響著阻力的大小。球上的凹洞可以減少氣流方向的變化,使後方的氣流更平滑,從而減小尾流的範圍。由此大概能減少20% 的阻力。此外,在球的迴旋過程中,一個帶有凹洞的球會通過偏折氣流從而獲得近一倍的升力。

  凹洞減少了飛行中的阻力,又提供了額外的升力,因此帶來更良好的空氣動力性能。球於是可以飛得更遠、更高也更准。另外,高爾夫規則也有規定,高爾夫球的形狀不能被隨意更改。

  今天的標準高爾夫球雖然品牌各異,但均採用表面凹痕型。如果是一顆表面平滑的高爾夫球,經職業選手擊出後,飛行距離遠遠少於表面布滿凹槽的球。有人就試過,打光滑的球只能飛65米遠,而有凹痕的球可打出275米遠。

相關參考:高爾夫球_百度百科

高爾夫球表面上小坑的作用分析

感謝題主,我也學習到了。 ^_^


一般地,旋轉的高爾夫球在行進過程中會讓所經過的空氣改變它的方向,從而使高爾夫球獲得升力(lift force),而先前的向後的旋轉力(backspin)是由於傾斜的球杆給他的(如圖所示)。影響升力大小的因素有物體的形狀,表面的質地,物體的旋轉,球的飛行軌跡對於空氣的方向差角。高爾夫球上的小坑(dimples)作為一個影響升力的因子(質地),進而改變了阻力,使得球飛得更遠。

高爾夫球上的小坑增加了球和空氣之間的摩擦力使得空氣更多的黏附在球的表面。經過球後,產生了向下的傾斜。依據牛頓第三定律,由於球把空氣往下壓,空氣一定會對球施加一個升力。這個升力提高了高爾夫球的性能,從而使的它飛的更遠。

沒有了小坑,摩擦力變小,高爾夫球就飛的不夠遠,這好像有些違背直覺。這要看兩個力的大小了,顯然,產生的合力表明升力佔優,完全可以「補償」由於摩擦力造成的向後的平移運動(translational motion)(圖中的drag force)造成的損失。

同理,棒球的表面也設計的不夠光滑,當被打出曲線的軌跡時,能更好的「抓住」空氣,提供額外的升力。

另外,球的旋轉也會提高升力,使球飛得更遠。


沒記錯的話,這是流體力學緒論中的一個引例。。。


考慮一下繞流阻力中阻力係數與雷諾數Re的關係,當處於阻力危機區的時候,Re大約3*10^5,層流邊界層轉變為湍流邊界層分離,尾流區大幅度減小,總阻力D減小,阻力係數減小。emmmmmm 總之就是有坑之後實際上總阻力減小了。 詳見分析:《傳遞現象導論》。


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