Fisika Bola Knuckleball

Dengan Olimpiade dalam beberapa hari terakhir, ada banyak peluang untuk melihat salah satu tontonan paling aneh dan paling misterius dalam olahraga: bola jari. Bahkan jika Anda belum pernah mendengar tentang buku jari, Anda mungkin pernah melihatnya terjadi tepat di depan mata Anda. Knuckleball pada dasarnya adalah ketika proyektil bola dipukul atau dilemparkan sedemikian rupa sehingga putaran bola diminimalkan, menciptakan lintasan zigzag yang tidak dapat diprediksi yang dapat menangkap tim lawan (serta para pemain di tim sendiri) secara mengejutkan.

Nama ini berasal dari cara pelempar bisbol tua di awal-awal Baseball Liga Utama (terutama Eddie Cicotte dari Chicago White Sox) digunakan untuk menggenggam bola dengan buku-buku jari mereka sebelum melempar. Tujuannya adalah memberikan bola sebanyak mungkin putaran rotasi.

Melakukannya menghasilkan lintasan pitch yang dipengaruhi oleh variasi aliran udara yang difasilitasi oleh perbedaan permukaan bola yang halus dan jahitan yang lebih kasar pada jahitannya (atau begitulah gagasannya - lebih lanjut tentang mengapa hal ini mungkin tidak benar dalam sedikit). Pada dasarnya, Anda memaksa aliran udara untuk membuat gaya seret asimetris yang menciptakan nada seperti zig-zag. Bola, dalam perjalanan ke planet asalnya, pada dasarnya akan terlihat seperti sisi yang berkibar ke atas atau ke atas dan ke bawah.

Tentu saja, Anda tidak ingin melempar bola yang ada tidak berputar - hanya sedikit di mana bola menutupi jarak tanpa menyelesaikan lebih dari satu setengah putaran. Anda mungkin menganggap knuckleball sebagai versi terbalik dari tendangan bebas melengkung sepakbola di mana tujuannya adalah untuk menerapkan putaran yang sangat kuat pada bola untuk membuatnya bergerak menuju satu arah.

Mencoba melempar bola di ambang rotasi yang sangat sempit ini adalah tugas yang sangat sulit - dan itu alasan mengapa beberapa pelempar yang pernah bermain di jurusan telah menyempurnakannya. Selain itu, kecepatan adalah metrik peringkat teratas dalam mengevaluasi pitcher - dan karena knuckleball bergerak lebih lambat daripada setiap jenis pitch lainnya, sekarang semakin sedikit insentif untuk menjadi sempurna.

Meskipun buku-buku jari paling menonjol terlihat dalam bola bisbol, mereka juga terjadi dalam olahraga seperti sepak bola dan bola voli - namun anehnya juga tidak ada dalam permainan seperti tenis meja, squash, dan bola basket. Dan dalam banyak olahraga ini, bola tidak memiliki jahitan atau tingkat asimetri yang tinggi di permukaan. Jadi mengapa kita masih melihat buku-buku jari di olahraga lain?

Pertanyaan itu membawa kita pada sepasang studi tentang fisika buku-buku jari yang telah dikerjakan oleh peneliti dinamika fluida Baptiste Darbois Texier. Pada 2012, melalui eksperimen dinamika fluida yang menjatuhkan manik-manik baja, kaca, dan plastik dengan ukuran berbeda ke dalam air, ia dan rekan-rekannya menemukan bahwa bola dalam aliran - seperti buku jari - akan mengalami fenomena di mana gaya tarik pada objek dimulai. menurun tajam. Kekuatan samping menyapu yang menyebabkan "drag crisis" - menyebabkan bola bergetar bolak-balik dan bergerak maju.

Dalam studi yang baru diterbitkan bulan lalu di Internet Jurnal Fisika Baru, Texier dan timnya menggunakan pengujian terowongan angin untuk lebih mengkarakterisasi perilaku buku-buku jari dan mereproduksi gerakan mereka dalam pengaturan yang terkendali. Menggunakan peralatan "mesin kicking" yang dibuat khusus untuk menciptakan kembali buku jari di sepak bola, tim menemukan bahwa "semua bola terbang di udara dengan kecepatan seperti itu dan tidak memiliki putaran dapat mengikuti lintasan zigzag, bahkan jika mereka tidak memiliki jahitan," kata Texier Terbalik. "Fakta ini membuktikan bahwa bola yang tidak berputar dan halus yang bergerak di udara mengalami gaya angkat yang berfluktuasi yang mampu menghasilkan lintasan tidak lurus."

Ini bertentangan dengan gagasan sebelumnya yang menjelaskan lintasan zig-zag bola olahraga dengan adanya jahitan dan sedikit putaran. Texier mengatakan bagian dari percobaan yang terlibat menguji pergerakan bola bocce halus jatuh ke air. "Lintasan tidak lurus bola padat dan halus seperti itu benar-benar tidak terduga bagi kami," katanya. “Panjang gelombang zigzag jauh lebih besar dari jarak pemotretan tipikal yang ditemui di lapangan olahraga. Fakta seperti itu menjelaskan mengapa jalur zigzag tidak pernah diamati dalam bocce. ”

Namun, sebuah pertanyaan besar tetap spesifik untuk bisbol: Akankah kita melihat buku jari jika benda itu halus dan mulus? Texier tidak memiliki jawaban untuk itu, tetapi itu tetap menjadi pertanyaan berikutnya yang tersisa untuk dijawab.