Новый физический фейерверк

Рис. 2.5 / Задача 2.15. Мячик двигается вправо. Поток воздуха, направленный влево, отклоняется закрученным мячиком вниз. На мячик действует подъемная сила.

2.16. Аэродинамика бейсбола

Как при игре в бейсбол питчеру удается выполнить подачу «быстрый мяч» так, чтобы мяч не упал под действием силы тяжести, не долетев до бэттера? Если бэттер неправильно угадает, какой будет подача, замах может оказаться слишком низким, чтобы обеспечить хороший контакт с мячом. Как питчеру удается выполнить крученую подачу, при которой траектория полета искривляется либо в направлении бэттера или от него, либо загибается к земле?

ОТВЕТ • Выполняя подачу «быстрый мяч» (или «фастбол»), питчер мощным движением руки резко посылает мяч вперед, при этом его запястье смотрит строго в направлении бэттера. Подающий закручивает мяч в обратном направлении: его верхушка вращается назад по направлению к питчеру. Когда закрученный мяч летит, обтекающий его сверху воздушный поток отрывается от поверхности мяча и движется в направлении земли. Отклонение воздушного потока вниз приводит к отклонению траектории мяча вверх (действует положительная подъемная сила). Следовательно, такой мяч падает не там, где упал бы незакрученный мяч, что может ввести в заблуждение бэттера.

Надо еще учесть, что на бейсбольном мяче имеются швы. Если мяч закручен, швы создают непредсказуемое аэродинамическое сопротивление, способное замедлить мяч и изменить траекторию его полета. Швы проходят по всей поверхности бейсбольного мяча. Они соединяют два куска кожи, обтягивающие мяч. Способ, которым держат мяч, и сам бросок обычно описывают так, как это видит бэттер. Один из основных способов подачи шутливо называют «двухшовный фастбол»: при полете крученого мяча бэттер все время видит два участка шва. При «четырехшовном фастболе», когда мяч находится в воздухе, бэттер последовательно видит разные участки мяча, вращающегося в его поле зрения. Хотя оба типа подачи обеспечивают положительную подъемную силу, некоторые питчеры настаивают на превосходстве одного из них.

Бросок по дуге осуществляется с помощью либо бокового, либо верхнего кручения. Если при боковой подкрутке воздушный поток отбрасывается влево от питчера, то мяч отклонится вправо, то есть либо в направлении бэттера, либо от него в зависимости от того, правша он или левша. Если, находясь в середине квадрата, питчер подает мяч с верхней подкруткой, его еще называют дроп, воздушный поток, отрываясь от мяча, уходит вверх, а мяч уходит вниз (отрицательная подъемная сила). Слайдер — это бросок с боковой подкруткой, но вращение, а значит, и отклонение, меньше, что может ввести в заблуждение бэттера.

Это основные способы броска. Хороший питчер может закрутить мяч так, чтобы действующая на него подъемная сила вызывала изменение траектории полета в нужном ему направлении. Чтобы запутать бэттера, он может менять закрутку от подачи к подаче. Профессиональные игроки, выходящие на биту, пытаются предугадать подачу. Они обращают внимание и на положение руки питчера в момент броска, и на вращение швов на мяче. Это дело трудное, поскольку бэттер четко видит мяч только в начале полета. Затем мяч кажется ему размытым, а начинать замах битой надо.

2.17. Аэродинамика крикета

В крикете подающий мяч боулер со всей силы бьет по мячу прямой вытянутой рукой, направляя его в землю так, что он отскакивает в направлении бэтсмена, пытающегося отразить его битой. Хотя такое схематическое описание вряд ли покажется интересным для зрителей, в игре есть много неожиданных моментов, и болельщики многих стран завороженно следят за крикетными матчами. Как же боулер может контролировать (хотя бы приблизительно), куда полетит мяч?

ОТВЕТ • У боулера есть несколько возможностей обмануть бэтсмена. 1. Подкрученный мяч может отскочить в неожиданном направлении. 2. Боулер может сделать свинг (мяч летит не по прямой), правильно сориентировав при ударе положение шва на мяче. 3. Свинг можно сделать, еще и подкрутив мяч. И, конечно, боулер может комбинировать все эти приемы.