چرا توپ بیسبال در هوا قوس بر می دارد؟

هر شخصی که به تماشای بازی بیسبال علاقه دارد، دیده است که پرتاب کننده، توپ را طوری پرتاب می کند که در هوا یک خط منحنی را می پیماید. بعضی افراد سعی کرده اند ثابت کنند که این خط منحنی مربوط به خطای دید انسان است وگرنه توپ بیسبال خط قوسی را در هوا طی نمی کند. این دسته افراد برای ثابت کردن ادعای خودشان حتی آمده اند از بازی بیسبال فیلم برداری هم کرده اند.

هیچ توپ انداز ماهری نمی تواند توپ را طوری رها کند که پس از 15 سانتی متر از خط سیر عادی خویش خارج شود و در یک خط کاملاً منحنی در هوا به گردش در آید. اما توپ در بازی بیسبال اندکی در خط سیر خودش در هوا قوس بر می دارد. شما می توانید در ادامه دلیل این اتفاق را متوجه شوید.

این مساله به کمک قانونی به نام «قانون برنولی» حل می شود. این قانون را شخصی به نام «برنولی» کشف کرده و به همین جهت به عنوان قانون برنولی شهرت یافته است. برنولی کشف کرد که در اجسام سیال مانند هوا و آب دو نوع فشار وجود دارد:

1) فشار استاتیک یا فشار ایستایی
2) فشار دینامیک یا فشار حرکتی

فشار حرکتی بر اثر برخورد این اجسام با چیز دیگری به وجود می آید اما فشار استاتیک در خود این اجسام نهفته است، یعنی فشار اتم هایشان روی همدیگر می باشد. قانون برنولی می گوید: «هر چقدر که به سرعت حرکت یک جسم افزوده شود، از فشار استاتیک کاسته خواهد شد.»

حالا با استفاده از همین قانون برنولی به حل مساله مربوط به قوس بر داشتن توپ بیسبال می پردازیم. زمانی که توپ از دست پرتاب کننده رها می شود، توپ هم به دور خودش می چرخد و هم به سمت جلو، خطی را در فضا می پیماید. پس توپ دارای دو نوع حرکت است. توپ با حرکت فرفره ای خودش هوای دور تا دور خویش را بر اثر اصطکاک همراه خود می برد. در ضمن با حرکت مستقیم خود به سمت جلو نیز سبب می گردد تا هوایی جریان پیدا کند و از پهلویش بگذرد. بنابراین، همیشه سرعت باد در یک طرف توپ بیشتر از طرف دیگرش می باشد. اما چرا؟

زیرا در یک طرف توپ، بادی که از پهلویش عبور می کند و همچنین هوایی که دور تا دور توپ جریان یافته، هر دو با همدیگر هم جهت هستند. اما در طرف دیگر توپ، هوایی که به دور آن می چرخد، به سمت مخالف باد جریان پیدا می کند. در نتیجه، همیشه سرعت جریان هوا در یک طرف بیشتر از طرف دیگرش خواهد بود.

اکنون با توجه به قانون برنولی که می گوید: «هر چقدر که بر سرعت حرکت افزوده شود، از فشار استاتیک کاسته خواهد شد»، نتیجه می گیریم که توپ بیسبال همیشه به جهتی مایل می شود که فشار استاتیک در آنجا کمتر است.

بنابراین، هنگامی که توپ به این ترتیب به سمت مشخصی مایل می شود، معلوم است که حرکتش در یک خط قوسی و منحنی صورت می پذیرد.

[toggle title=”برای مشاهده منابع اینجا کلیک کنید.” state=”close” ]

مقاله علمی و آموزشی «چرا توپ بیسبال در هوا قوس بر می دارد؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب به من بگو چرا و چگونه، نوشته ی آرکادی لئوکوم و ترجمه سعید درودی از انتشارات بهزاد، منتشر شده در 1391 با شابک 8-57-5959-964 به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.

[/toggle]