Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

В определенный момент пограничный слой отделяет­ся от поверхности мяча. Если мяч круглый и не подкру­ченный, это происходит в один и тот же момент на всей поверхности мяча. Если мяч подкрученный, отделение пограничного слоя происходит асимметрично, поэтому на одной стороне мяча пограничный слой занимает боль­шую площадь, чем на другой. В итоге с одной стороны от мяча образуется большая область низкого давления, которая толкает мяч вбок.

При сильном свинге (созданном эффектом Магнуса—Робинса) вращающийся мяч несет с собой очень тонкий слой воздуха. Он смещает точку отделения погранично­го слоя к задней части мяча, где вращение происходит в том же направлении, что и в окружающем потоке воз­духа, и к передней части бока мяча, который движется против движения воздушного потока. Итогом становит­ся область низкого давления на боку мяча, где продол­жается пограничный слой, заставляющий мяч вращаться в этом направлении. Вот почему вращение по часовой стрелке вызывает отклонение мяча вправо. (Еще один способ описания происходящего: сдвиг точки отделения пограничного слоя смещает линии воздушного тока вок­руг мяча и за ним в одну сторону, поэтому мяч отклоня­ется в другую).

Все это означает, что поток в пограничном слое лами­нарный, его гладкие слои движутся один по другому, не пе­ремешиваясь. На практике часть потока может быть турбу­лентной, с перемешиванием слоев воздуха, именно в этом случае может произойти смена направления вращения. Эк­сперименты показали, что турбулентные потоки держатся у поверхности мяча дольше, чем ламинарные. Поэтому если пограничный слой является турбулентным с одной сторо­ны и ламинарным с другой, давление будет ниже в зоне турбулентности и мяч повернется в эту сторону.

При определенных обстоятельствах турбулентность может развиться сначала на той стороне мяча, которая движется против воздушного потока, поэтому здесь пог­раничный слой отделится позднее. Результатом будет об­ратный поворот. Образование турбулентной зоны зависит от вида мяча, его скорости, размера и вращения, поэтому обратное вращение встречается в некоторых видах спорта чаще, чем в остальных (см. следующие ответы).

В таких играх, как крикет, в которых используются мячи со швами, у подающих есть дополнительные возможности создать прямое или обратное вращение с помощью тур­булентности. Опытные игроки могут подать мяч так, что он закрутится швом к воздуху под определенным уг­лом. Шов влияет на поток воздуха, вызывает турбулент­ность пограничного слоя только на той стороне, где есть этот шов. Когда позднее пограничный шов отделяется, мяч закручивается непредсказуемо.

При достаточно быстрой подаче можно закрутить мяч в обратную сторону. Если мяч летит с огромной скоро­стью (более 130 километров в час), как бывает при подаче игроков мирового класса, воздух движется настолько быст­ро, что пограничный слой становится турбулентным еще до того, как достигнет области шва на мяче. В этом случае шов отталкивает пограничный слой, способству­ет его отделению от мяча раньше со стороны шва. После этого мяч неожиданно отклоняется в противоположном направлении. Это и есть знаменитый крученый мяч.

Такого же эффекта могут добиться рядовые игроки в крикет, если у них заслуженный мяч: на шероховатой поверхности турбулентный пограничный слой образует­ся легче. Разумеется, умышленная порча мяча запрещена правилами. — Ред.