在空氣當中,為什麼表面粗糙的小球比表面光滑的小球運動的距離更

2021-06-10 08:53:07 字數 1892 閱讀 1474

1樓:

高爾夫球的表面有許多凹洞,有何作用呢?

事實上,本來球是圓滑沒有凹洞的,在偶然中,發現有凹洞的球居然比表面圓滑的球飛的更遠.依資料顯示,例如:以現狀的高爾夫球能打二百公尺遠的人,以同樣的方式來打表面圓滑的球,僅達四十公尺.

弄成凹洞狀的另一理由是,可因旋轉產生升力(lift).

那麼,為什麼有凹洞的飛得遠?而表面圓滑的本來以為空氣阻力較小,好像會飛的較遠的,怎麼會相反的呢?將高爾夫球置於空氣氣流中,一定為一層薄薄的介面層所包圍.

此時,圓滑的球,其空氣介面層容易剝離,而在球后方產生空氣漩渦,使後方壓力降低,球前方壓力較,所以因壓力差導致球速下降.相對地,有凹洞的球,因介面層不易剝離,球后方之力下降不多,使得球飛得較遠.

還有一個長一點的解釋版本:

高爾夫球表面之所以設計有許多小凹坑,其目的是讓高爾夫球飛得更遠。統計發現,一顆表面平滑的高爾夫球,經職業選手擊出後,飛行距離大約只是表面有凹坑的高爾夫球的一半。

為了找出最佳發射條件,高爾夫產業的工程師和科學家對球杆和球之間的撞擊進行了深入的研究。撞擊通常只維持1/2000秒,它決定了球的速度、發射角以及球體的自旋速度。接著,球的飛行軌跡會受到重力以及空氣動力學的影響。

因此,空氣動力學的最佳化設計便成為讓高爾夫球飛得遠的關鍵。

空氣對於任何在其中運動的物體,包括高爾夫球,都會施加作用力。把你的手伸出行駛中的車外,可以很容易地說明這個現象。空氣動力學家把這個力分成兩部分:

升力及阻力。阻力的作用方向與運動方向相反,而升力的作用方向則朝上。高爾夫球表面的小凹坑可以減少空氣的阻力,增加球的升力。

一顆高速飛行的高爾夫球,其前方會有一高壓區。空氣流經球的前緣再流到後方時會與球體分離。同時,球的後方會有一個紊流尾流區,在此區域氣流起伏擾動,導致後方的壓力較低。

尾流的範圍會影響阻力的大小。通常說來,尾流範圍越小,球體後方的壓力就越大,空氣對球的阻力就越小。小凹坑可使空氣形成一層緊貼球表面的薄薄的紊流邊界層,使得平滑的氣流順著球形多往後走一些,從而減小尾流的範圍。

因此,有凹坑的球所受的阻力大約只有平滑圓球的一半。

小凹坑也會影響高爾夫球的升力。一個表面不平滑的迴旋球,會像飛機機翼般偏折氣流以產生升力。球的自旋可使球下方的氣壓比上方高,這種不平衡可以產生往上的推力。

高爾夫球的自旋大約提供了一半的升力。另外一半則是來自小凹坑,它可以提供最佳的升力。

大多數的高爾夫球有300~500個小凹坑,每個坑的平均深度約為0.025釐米。阻力及升力對凹坑的深度很敏感:

即使只有0.0025釐米這麼小的差異,也可以對軌跡和飛行距離造成很大的影響。小凹坑通常是圓形的,但其他的形狀也可以有極佳的空氣動力效能,例如某些公司生產的高爾夫球採用的是六角形

2樓:我是趙凱文

我是學飛行器設計的,我從空氣動力學的角度給你分析。首先,流動分為層流和湍流兩種,層流的摩擦阻力要遠小於湍流的摩擦阻力。然後,由於流體的流動有粘性,因此流體在一定程度上可以附著在物體表面。

但是由於粘性不夠,當流動到一定程度上流動就會發生分離,形成一個逆壓梯度區,使得物體前面的壓強要大於後面的壓強,形成一個壓力差,這叫壓差阻力。由於湍流的粘性要大於層流,因此湍流的分離要比層流靠後,使得湍流後部的壓力較大,這樣的話壓差阻力就會小一點。總的來說,物體的阻力包含摩擦阻力以及壓差阻力,當然還有其他阻力,比方說誘導阻力、干擾阻力等,這裡不予考慮。

雖然光滑小球的摩擦阻力要小於粗糙小球,但壓差阻力可能會大於粗糙小球,這樣就有可能出現在一定的雷諾數下,粗糙小球的總阻力要小於光滑小球。阻力小了,距離就遠了。

相同條件下表面粗糙的物體比表面光滑的物體升溫快還是慢

3樓:斜陽紫煙

一般來說粗糙表面反射較差(相比於光滑表面),按理如果是接受外部熱輻射的話溫度會高。但粗糙表面與空氣接觸面較大(相比與平滑表面),所以散熱性要好。

所這需要具體的條件才能得出結論。

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