فیزیک کریکت: آزمایش تونل باد سلاح‌های مخفی بولرهای سریع را فاش می‌کند
یک استراتژی کلیدی در برنده شدن یک مسابقه کریکت، فریب دادن بت‌زن‌های تیم حریف است که این کار آسان نیست هنگامی که بولرها توپ‌ها را با سرعت نزدیک به ۱۰۰ مایل در ساعت پرتاب می‌کنند.
در سال‌های اخیر، تکنیک بولینگ جدیدی که در آن بازوی بولر تقریباً افقی در حین پرتاب باقی می‌ماند، محبوبیت پیدا کرده است. این سبک به طور خاص توسط ستارگان بولینگ سریع سریلانکایی، لاسیت مالینگا و ماتیشا پاتیرانا استفاده شده است. آیرودینامیک این تکنیک ورزشکاران و دانشمندان را گیج کرده است.
محققان شروع به فهمیدن دلیل سخت بودن این نوع بولینگ کرده‌اند. با استفاده از تونل باد، تیم تحقیقاتی نحوه تغییر فشار هوا در اطراف توپ که توسط عمل نزدیک به افقی بولینگ ایجاد می‌شود را مورد بررسی قرار داده‌اند که باعث سختی بازی برای بت‌زن‌ها می‌شود.
«این سبک‌های بی‌نظیر و نامتعارف بولینگ که توسط کریکت‌بازان نمایان می‌شود، توجه زیادی را به خود جلب کرده، به ویژه با تأکید بر مهارت آنها با توپ جدید در مراحل ابتدایی مسابقه»، گفت کِژاکلان سودهاکارن سیدارت، نویسنده مقاله.
«تکنیک‌های بولینگ آنها اغلب بت‌زن‌ها را فریب می‌دهد، و این بولرها را در تمام مراحل مسابقه و تقریباً در تمامی فرمت‌های بازی موثر می‌سازد.»
ارتباط بین چرخش توپ و عدد رینولد
مقدار و نحوه خمیدگی (یا «جُکینگ») توپ کریکت در طول پرواز خود بستگی زیادی به رابطه بین چرخش توپ و چیزی به نام عدد رینولد دارد. این معیاری است که از ترکیبی از عوامل مانند چگالی هوا، اندازه توپ، سرعت هوا و گرانروی هوا تشکیل شده است.
برای بررسی این موضوع، تیم تحقیقاتی از دستگاه خاصی به نام «رِیک سنجش پُشتوانه» استفاده کردند که شامل چندین لوله است که تغییرات فشار پشت توپ را ثبت می‌کند. همچنین از یک سیستم تصویربرداری برای تشخیص این تغییرات فشار که توسط مانومترهای متصل شده اندازه‌گیری شد، استفاده کردند.
این مطالعه بر روی دینامیک جریان توپ‌های کریکت که تا ۲۵۰۰ دور در دقیقه در تونل باد می‌چرخند، متمرکز شد.
«ترکیب تکنیک تصویربرداری همزمان با مانومترهای سنتی که در این مطالعه استفاده شده، دقت چشمگیری داشته و تمامی انتظارات را برآورده کرده است »، سیدارت در بیانیه مطبوعاتی گفت.
«این رویکردی برجسته برای بازسازی وضعیت‌های پیچیده و پویا در زمینه‌های ورزشی در محیط تونل باد بود.»
اثر مگنوس: تغییر جهت در هوا
بولینگ سریع در کریکت شامل یک حرکت پیچیده و سه‌بعدی از تنه، اندام‌های بالایی و پایینی است در حالی که بولر تلاش می‌کند حداکثر سرعت توپ را به دست آورد. در آخرین قدم قبل از پرتاب توپ، بولرهای سریع نیروهای واکنش زمینی تا سه برابر وزن بدن خود در هنگامی که پای عقبشان فرود می‌آید و تا نه برابر وزن بدن هنگامی که پای جلویی آنها فرود می‌آید را تجربه می‌کنند.
محققان دریافتند که هنگامی که توپ می‌چرخد، مناطق فشار کم در اطراف آن گسترش یافته و قوی‌تر می‌شوند، در حالی که این مناطق می‌لغزند و با فاصله گرفتن از توپ، تضعیف می‌شوند. در نرخ‌های بالاتر چرخش، منطقه کم‌فشار شروع به این پیدا کردن یک شکل دو لوبه می‌کند.
این یافته‌ها از این ایده حمایت می‌کنند که تکنیک‌های مدرن بولینگ از اثر مگنوس استفاده می‌کنند، که در آن چرخش با سرعت بالا توپ باعث تغییر جهت آن در هوا می‌شود.
این مطالعه در مجله
Physics of Fluids
منتشر شده است.
