science >> Wetenschap >  >> Fysica

Vloeistofmechanica van tafeltennisballen - ontdekking van spin-crisis

Drie rotor lanceermachine "Chiquita." Credit:University of Electro-Communications

Onderzoek uitgevoerd door Takeshi Miyazaki en collega's van het Complex Fluids Lab van UEC, Tokio, heeft betrekking op omgevingsvloeistofmechanica in massieve systemen zoals de vlucht van projectielen en beweging van wervels in de atmosfeer en oceanen van de aarde, evenals zogenaamde granulaire stromen waarbij studies zich richten op het bepalen hoe het gedrag van individuele deeltjes de macroscopische vloeistofstroom beïnvloedt.

Intrigerend, het andere belangrijke onderzoeksgebied betreft vloeistofmechanica in de sport, waaronder aerodynamica van vliegende pijlen en draaiende ballen die worden gebruikt in honkbal, en sinds kort tafeltennisballen.

"Het is verrassend dat de aerodynamische eigenschappen van tafeltennisballen niet duidelijk zijn, ", zegt Miyazaki. "Dit kan zijn omdat ingenieurs weinig interesse hebben in het draaien van bollen met Reynolds-getallen van minder dan 105, zoals het geval is voor de lichtgewicht tafeltennisballen. Maar dergelijk onderzoek is belangrijk voor de sportwetenschap."

In fluïdica is het Reynoldsgetal een gids voor de overgang van stabiel, laminaire stroming naar ruwere en turbulentere beweging van objecten. Miyazaki en collega's gebruikten hogesnelheidsvideocamera's om de banen van tafeltennisballen te volgen en te volgen die werden gelanceerd door een speciaal ontworpen 'drie rotatormachine'.

"We hebben onverwacht een dip gevonden in de liftcoëfficiënt voor tafeltennisballen die met een spinsnelheid van minder dan 0,5, " legt Miyazaki uit. "We noemen deze resultaten 'spin-crisis' omdat ze impliceren dat meer spin niet meer lift betekent. In feite, te veel spin op de bal zorgt ervoor dat hij naar beneden gaat."

Dit onderzoek belicht de vele onopgeloste fenomenen in de vloeistofdynamica.

Liftcoëfficiënt als functie van de spinparameter SP. Credit:University of Electro-Communications