Представьте себе: это 18-я лунка, и от игры зависит всё. Вы прицеливаетесь, делаете вдох и катите мяч к лунке. Траектория ровная, линия выглядит хорошо — пока мяч не заскакивает в лунку, а затем жестоко выкатывается обратно на зелёное поле.
Новое исследование, проведённое под руководством Бристольского университета, изучило физику явления, известного как «выкатывание» мяча из лунки («lip out»).
Что такое «выкатывание» мяча из лунки?
Это спортивный казус, который затрагивает как опытных профессионалов, так и игроков-любителей. Мяч касается края (губы) лунки, но не заходит в неё и вместо этого откатывается обратно на поле, не попадая в лунку.
Профессор Джон Хоган из Бристольского университета
Профессор Джон Хоган из Школы инженерной математики и технологий Бристольского университета решил применить свои знания механики к явлению «выкатывания» мяча из лунки. Исследование опубликовано в журнале Royal Society Open Science.
Профессор Хоган назвал эти мячи-«изгои» «мячами смерти для гольфа», ссылаясь на то, как они напоминают мотоциклистов, выполняющих трюк «стена смерти».
Два типа «выкатывания» мяча из лунки
«Мы рассмотрели движение с точки зрения механики, — сказал профессор Хоган. — Мы показали аналитически, что существуют два различных типа „выкатывания“ мяча из лунки: „выкатывание“ по краю, когда центр масс мяча не опускается ниже уровня поля, и „выкатывание“ в лунку, когда это происходит».
В основе обоих типов «выкатывания» лежит семейство «вырожденных седловых равновесий» динамики на краю, согласно профессору Хогану. Это относится к точке равновесия, где мяч балансирует на краю лунки. Он не падает в лунку, но и не находится в безопасности на поле — он находится на грани.
«Выкатывание» по краю
При «выкатывании» по краю мяч вращается вокруг верхней части лунки под фиксированным углом и скоростью, и возмущение — другой фактор, такой как песчинка, порыв ветра или малейший спин — может повлиять на то, окажется ли мяч обратно на поле или зайдёт в лунку для успешного удара.
«Выкатывание» в лунку
«Выкатывание» в лунку происходит только в небольшом наборе условий. Профессор Хоган объяснил: «Здесь мяч падает в лунку, где он совершает маятникообразное движение, катаясь по стенке лунки. Его потенциальная энергия преобразуется во вращение, и затем, если мяч не касается дна лунки, он может вернуться на край и снова оказаться на поле».
Как гольфистам скорректировать свою игру?
Профессор Хоган сказал: «Мои друзья-гольфисты говорят мне, что „выкатывание“ происходит, когда вы бьёте по мячу слишком сильно. Наше исследование показало, что вам нужно целиться как можно ближе к центру лунки и подходить к краю лунки с небольшой скоростью».
«Эта комбинация означает, что небольшого импульса, который есть у мяча, достаточно, чтобы закатить его в лунку, но недостаточно, чтобы прокатить его по краю и обратно на поле».
Фокус профессора Хогана
Работа профессора Хогана сосредоточена на механике, движении тел под действием сил. Сэр Исаак Ньютон использовал свои законы движения для изучения движения планет, и теперь эти принципы всё чаще применяются к соответствующим спортивным сценариям.
Это исследование основано на предыдущей работе профессора Хогана по применению механики к спортивным действиям, в которой он изучал физику скейтбординга и движение баскетбольного мяча после удара о кольцо.
Предоставлено: [Университет Бристоля](https://phys.org/partners/university-of-bristol/)
Royal Society Open Science.»,»Professor Hogan had dubbed these rogue golf balls ‘the golf balls of death,’ referencing the way they resemble motorcycle riders performing the circular ‘wall of death’ stunt.»,»\»We considered the motion from the point of view of mechanics,\» Professor Hogan said. \»We showed analytically there are two distinct types of lip out: the rim lip out where the center of mass of the golf ball does not fall below the level of the green, and the hole lip out where it does.\»»,»At the heart of both lip outs is a family of ‘degenerate saddle equilibria’ of the dynamics on the rim, according to Professor Hogan. This refers to the balanced point where the golf ball is teetering on the rim of the hole. It’s not falling in but not safely resting on the green either—it is right on the edge.»,»The rim lip out sees the ball rotate around the top of the golf hole at a fixed angle and velocity, and a perturbation—another factor such as a grain of sand, a puff of wind, or the slightest spin—can affect whether the ball ends up either back on the green or sinks into the hole for a successful putt.»,»Meanwhile, the hole lip out only occurs in a small set of conditions. Professor Hogan explained, \»Here the golf ball falls into the hole, where it undergoes a pendulum-like motion, as it rolls around the wall of the hole. Its potential energy is converted into spin, and then, provided the golf ball does not touch the bottom of the hole, it can return to the rim and back onto the green again.\»»,»So—how should golfers adjust their game? Well, that bit is easier said than done.»,»Professor Hogan said, \»My golfing friends tell me that lip outs occur when you hit the ball too hard. Our research has showed that you need to aim as close to the center of the hole as possible, and to arrive at the rim of the hole with little speed.»,»\»That combination means that the small amount of momentum the ball does have is just enough to tip the ball into the hole, and not enough to carry it around the rim and back onto the green.\»»,»Professor Hogan’s work focuses on mechanics, the motion of bodies under the action of forces. Sir Isaac Newton used his Laws of Motion to study the motion of planets and now increasingly those principles are being applied to relevant sporting scenarios.»,»This research builds on Professor Hogan’s previous work applying mechanics to sporting actions, having previously studied the physics behind skateboarding and the motion of a basketball after it hits the hoop.»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tUniversity of Bristol\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t»,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Other Physics Topics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник