הפיזיקה שמאחורי הגשות הבייסבול – אפקט מגנוס, שדרת המערבולות של פון קרמן ועוד

מגישים מקצוענים בבייסבול מסוגלים לגרום לכדור לנוע שמאלה, ימינה, למטה, ואפילו למעלה (בערך) על מנת שיחלוף על פני החובט של הקבוצה היריבה. הפיזיקה שמאחורי התהליך יכולה להיות מוסברת ע”י אפקט מגנוס.

לאחר שעוזבת את ידו של המגיש, הגשת הבייסבול מושפעת משלושה כוחות: כוח המשיכה, כוח הגרר וכוח מגנוס. כוח המשיכה מושך את הכדור כלפי מטה, כוח הגרר מאט את הכדור, וכוח מגנוס…ובכן, זה תלוי בהגשה. בעוד הכדור מסתובב במסלול היעף שלו, שינויי לחץ חלים עליו ואפקט מגנוס יוצר כוח אנכי לתנועת הכדור בכיוון הסיבוב.

כדורים מהירים (fastballs):

כדורים מהירים הם הקלים ביותר להגשה כיוון שהם מושפעים במידה קטנה מאוד מאפקט מגנוס. כדור מהיר עם ארבע אצבעות היא ההגשה העיקרית של המגיש, ונזרקת הכי הרבה פעמים. ישנה נטייה טבעית להוספת סחרור אחורי לכדור בעת השחרור. הסחרור האחורי מכוון את כוח מגנוס כלפי מעלה, דבר הגורם לכדור ליפול לאט יותר מהגשות אחרות, יוצר את האשליה שהכדור עולה. כדורים מהירים אחרים, כגון שתי אצבעות וכדור חותך, נזרקים עם סיבוב, אך נעים יותר מדי מהר מכדי שאפקט מגנוס ישנה את הפוזיציה שלהם בצורה דרסטית.

כדורים מסובבים (breaking balls):

כדורים מסובבים הן ההגשות שנסמכות הכי הרבה על יעילותו של כוח מגנוס. Curveball, תנועת זריקה סיבובית המשנה את מסלול תעופתו של הכדור, היא ההגשה המסובבת החשובה ביותר, וכמעט לכל המגישים המתחילים ב- MLB (ליגת הבייסבול האמריקנית המקצוענית) חייבת להיות הגשה אחת כזו בארסנל שלהם. בזמן שהמגיש משחרר את הכדור, הוא משנה את תנועת פרק כף היד על פני הכדור בצורה כזו שהוא מחדיר עוצמה רבה של סיבוב בכדור. פעולה זו גורמת לכדור לחתוך מטה ושמאלה באלכסון (עבור מגיש עם יד ימין). אם נזרק בצורה טובה, ה Curveball עשוי להיות יעיל בצורה מדהימה, ולגרום לחובטים להיראות מטופשים, אם להכריח אותם להסתובב על האדמה בהגשות, או אפילו לגרום להם להתכופף ולהתחמק מההגשה שמסתיימת בסטרייק זון.
סליידר היא הגשה הנזרקת עם סיבוב אופקי, גורמת לכדור לנוע הצידה (מימין לשמאל אצל חובט עם יד ימין). הגשת screwball נזרקת עם סיבוב זהה ל curveball, פרט לכך שהיא נחתכת מטה וימינה במקום שמאלה (לחובט עם יד ימין). יש עוד סוגים של כדורים מסובבים בהם מגישים משתמשים, אך הם לרוב וריאציות של ההגשות שתוארו כאן.

Knuckleball:

ה Knuckleball היא ההגשה המלכותית, ולמעשה אפקט מגנוס הוא האויב שלה. באופן אידיאלי Knuckleball נזרק כאשר הכדור מסתובב רק פעם אחת בדרכו אל התופס. המחסור בסיבוב יוצר את שדרת הערבולים של פון קרמן מאחורי הכדור, אשר יוצרים תנודות קלות בתנועתו של הכדור, מספיק בכדי להכשיל את החובט. למעשה בהגשה מעולה של Knuckleball, אפילו המגיש לא יכול לדעת היכן ההגשה תסתיים. אם ההגשה נזרקת עם יותר מדי סיבוב, יהיה קל לחבוט אותה כיוון שאפקט מגנוס יוצר אחידות בתנועת הכדור ומסלול תעופה ישר. כאשר מגישים בצורה נכונה, הכדור רוקד מצד לצד.

המפתח להגשות בייסבול יעילות

הדרך הנכונה ליצור הגשות אפקטיביות היא לשלב יחדיו את הסוגים השונים של ההגשות בכדי שהחובט יאבד את שיווי המשקל שלו ויאלץ לנחש. על המגיש גם להסוות את ההגשות כשהן נזרקות, כדי שלא יהיה לחובט רמז לגבי המיקום אליו הכדור הולך.

למאמר המקורי בשפה האנגלית באתר של ®COMSOL Multiphysics לחצו כאן

סכנה נוספת בקורוזיה!

כאן הבעיות מתחילות. זרמים חשמליים מעוררים פוטנציאלים חשמליים, ואת זה אפשר למדוד. אם צוללת, לדוגמא, מייצרת זרם חשמלי בגוף הכלי ובפרופלור, אז ישנו פוטנציאל חשמלי די גדול שאפשר להשתמש בו בכדי לגלות את הצוללת ואפילו להפעיל מוקש. זה הרבה יותר מסובך עבור הפרופלור המסתובב של הצוללת, אשר מווסת את הסיגנל.
מה לעשות? פתרון אחד הוא להפסיק את תהליך ההגנה הקתודית כאשר הצוללת נמצאת באזור עם סכנה אפשרית. אך זה לא יעבוד כאשר לתהליך הקורוזיה בפני עצמו יש פוטנציאל חשמלי שאותו ניתן לגלות.
דיויד שייפר מאוניברסיטת דואיסבורג-אסן בגרמניה, מבצע סימולציות של הפוטנציאל החשמלי מתחת למים של צוללות, בשם המרכז הטכני לספינות ולנשקים ימיים. ע”י שימוש ב- ®COMSOL Multiphysics הוא וצוותו יכלו לבנות סימולציה של האותות ולמצוא כי ניתן להפעיל הגנה קתודית בעוצמה מסוימת של זרם חשמלי, ולהשיג תוצאה של אות פחות בולט מאשר זה שמתרחש בקורוזיה.

חקירה מתחת לפני האדמה עם אנליזה פורואלסטית*! המודל של מגדל פיזה

המגדל הנטוי של פיזה נחשב לאחד מסימני הנוף המפורסמים ביותר בעולם, למרות שסביר להניח כי מהנדסים גיאוטכניים רואים אותו יותר ככשל בניה. בכדי למנוע את אותו גורל לנטייה מתמדת, יהיה נכון לבצע אנליזה בכדי לחזות את השקיעה האפשרית הנובעת מדפורמציה פורואלסטית.

להמשך קריאת המאמר בשפה האנגלית מאתר הבית של ®COMSOL, כולל הסבר על המודל הבנוי של Biot Poroelasticity שנמצא בגלריית המודלים, לחצו כאן.

* חומר פורואלסטי – תיאור של חומר אשר המטריצה המוצקה שלו אלסטית והנוזלית צמיגית

מאמר זה נלקח מהבלוג של COMSOL®

מסמלצים את תופעת ה- Crosstalk של אנטנות במטוס!