La fisica del Knuckleball

Con le Olimpiadi nei suoi ultimi giorni, ci sono state molte opportunità di vedere uno degli spettacoli più strani e misteriosi nello sport: il knuckleball. Anche se non hai mai sentito parlare di un knuckleball, probabilmente lo hai visto accadere proprio davanti ai tuoi occhi. Un knuckleball è fondamentalmente quando un proiettile sferico viene colpito o lanciato in modo tale da ridurre al minimo la rotazione della palla, creando una traiettoria a zigzag imprevedibile che può sorprendere la squadra avversaria (così come i giocatori della propria squadra).

Il nome deriva dal modo in cui i vecchi lanciatori di baseball nei primi giorni della Major League Baseball (in particolare Eddie Cicotte dei Chicago White Sox) usavano afferrare la palla con le nocche prima di lanciare. L'obiettivo è quello di dare alla palla il minor numero possibile di spin di rotazione.

Ciò si traduce in una traiettoria di beccheggio influenzata dalle variazioni del flusso d'aria facilitata dalle differenze nelle superfici lisce della palla e dalla più ruvida cucitura delle cuciture (o così è l'idea - più sul perché questo potrebbe non essere vero in un po '). In sostanza, stai forzando il flusso d'aria per creare una resistenza asimmetrica che crea un tono a zigzag. La palla, diretta al suo pianeta natale, assomiglierà fondamentalmente al suo lato fluttuante a lato o su e giù.

Certo, non vuoi lanciare una palla che ha no rotazione: solo una leggera dove la palla copre la distanza senza completare più di una mezza rotazione. Potresti considerare il Knuckleball una versione inversa dei calci di punizione formidabili del calcio in cui l'obiettivo è di applicare uno spin molto vigoroso su una palla per farlo muovere verso una singola direzione.

Cercare di lanciare una palla in questa soglia di rotazione molto stretta è un compito incredibilmente arduo - ed è la ragione per cui pochi lanciatori che hanno giocato nelle major l'hanno perfezionato. Inoltre, la velocità è la metrica di livello più alto nella valutazione dei lanciatori - e poiché un knuckleball si muove più lentamente di ogni altro tipo di lancio, ci sono sempre meno incentivi in ​​questi giorni per essere perfetti.

Sebbene le knuckleball siano viste in modo predominante nel baseball, si verificano anche in sport come il calcio e la pallavolo - ma sono anche stranamente assenti in giochi come il ping pong, lo squash e il basket. E in molti di questi sport, le palline mancano cuciture o un alto grado di asimmetria sulla superficie. Quindi, perché vediamo ancora le palle di ferro in altri sport?

Questa domanda ci porta ad un paio di studi sulla fisica delle knuckleball su cui ha lavorato il ricercatore di fluidodinamica Baptiste Darbois Texier. Nel 2012, attraverso un esperimento di fluidodinamica che ha fatto cadere gocce d'acciaio, vetro e plastica di diverse dimensioni in acqua, lei e i suoi colleghi hanno scoperto che una sfera in un flusso - come un knuckleball - sperimenterà un fenomeno in cui inizia la forza di trascinamento sull'oggetto per diminuire drasticamente. Una forza laterale piomba in quella causa "crisi di resistenza" - facendo sì che la palla fluttui avanti e indietro e si muova in avanti.

In uno studio più recente pubblicato proprio il mese scorso nel Nuovo Journal of Physics, Texier e il suo team hanno utilizzato i test in galleria del vento per caratterizzare meglio il comportamento delle palle di pugno e riprodurre i loro movimenti in un ambiente controllato. Usando un apparato "kicking machine" per ricreare le palle di gomma nel calcio, il team ha scoperto che "tutte le palle che volano in aria a tale velocità e senza spin possono seguire una traiettoria a zigzag, anche se non hanno cuciture", dice Texier Inverso. "Questo fatto dimostra che una sfera non rotante e liscia che si muove nell'aria sperimenta forze di sollevamento fluttuanti che sono in grado di produrre traiettorie non diritte."

Questo è in contrasto con una nozione precedente che spiegava le traiettorie a zigzag delle palle sportive con la presenza di cuciture e una piccola quantità di spin. Texier dice che parte dell'esperimento consisteva nel testare il movimento delle palline di bocce lisce nell'acqua. "Le traiettorie non diritte di palle così dense e lisce sono state davvero inaspettate per noi", dice. "La lunghezza d'onda a zigzag era molto più grande della distanza di tiro tipica incontrata in un campo sportivo. Questo spiega perché i percorsi a zigzag non vengono mai osservati a bocce ".

Una grande domanda rimane specifica per il baseball, tuttavia: vedremmo palle di ferro se l'oggetto fosse liscio e senza cuciture? Texier non ha una risposta a questo, ma rimane la domanda successiva a cui rispondere.