汤姆·布雷迪背后的惊人科学's Perfect Spiral

今晚,亚特兰大猎鹰队将面对新英格兰爱国者队 超级碗李 在这个时代将是四分卫的决斗。 马特·瑞安(Matt Ryan)和汤姆·布雷迪(Tom Brady)通过发布联盟最高纪录带领球队进入超级碗 自2011年以来的四分卫收视率. 我们决定深入研究空气动力学在其成功背后的作用。 

2009年,ESPN的“体育科学”部分播报了有史以来最多产的传球手之一德鲁·布雷斯的投掷准确性。 德鲁(Drew)的通行证始终以每小时52英里的时速,每分钟600转的速度释放。几乎令人难以置信的是,布雷斯在20码外的10条公牛中,有10条落在了地上。比同等距离的奥运弓箭手能做的更好! 该片段试图解释这种精度的空气动力学特性时偏离了轨道,但至少慢动作视频很酷。 

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足球旋转速度至关重要,原因如下: 现代步枪有开槽的枪管为什么弓箭手以螺旋状挥动箭头;旋转增加稳定性。弹丸越稳定,抵抗外力的能力就越大,否则外力会改变其方向。 在工程中,这被称为陀螺稳定性,是由于 牛顿动量守恒定律. 螺旋式投掷有助于足球保持其方向,并防止端到端翻滚或“受伤的鸭子”传球。 

如果陀螺仪的稳定性阻止了重新定向,为什么足球在应保持其原始旋转角度的情况下连续不断地俯仰以保持与飞行路线成一直线? 这两个概念如下所示。

足球空气动力学天下足球

计算流体动力学(天下足球) 提供了一种现代的方法来回答这些问题以及更多。 为了演示,我们建立了一个足球的3-d虚拟模型和一个用于实验的虚拟风洞。 我们按照前面提到的速度和旋转速度使球运动,并允许足球在其离轴方向上围绕其质心自由投球。 我们在偏离轴的方向上对足球进行了轻微的微调或扰动,以模仿初始投掷角度随足球上升而偏离飞行轨迹的行为。 我们发现,旋转足球上的空气动力会很快抑制这种扰动,并且足球返回到与行进方向一致的位置,而非旋转足球的扰动持续增长。 这是风向标效应的一个示例,其中,宽边物体寻求的方向将产生最小的阻力或能量损失。 以下视频是计算机仿真产生的结果的可视化。

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有兴趣了解您的螺旋式螺旋桨与专业螺旋桨相比的情况,请查看新的 威尔逊的X Connected足球 带有嵌入式传感器,可测量速度,转速和其他统计数据。 

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