Wetenschappers van de Faculteit Gezondheids- en Sportwetenschappen van de Universiteit van Tsukuba gebruikten aerodynamica-experimenten om de vluchteigenschappen van een nieuwe voetbal met vier panelen die dit jaar door de Engelse Premier League is aangenomen, empirisch te testen. Gebaseerd op projectiel- en windtunnelgegevens, ze berekenden de weerstand en zijkrachten en ontdekten dat de nieuwe bal iets stabieler was dan eerdere versies, maar misschien niet zo ver vloog. Dit werk kan helpen bij het verbeteren van het ontwerp van toekomstige sportuitrustingen.

Sporters weten dat er tijdens elke wedstrijd miljoenen dollars aan salaris en mogelijke goedkeuringsdeals op het spel kunnen staan. Voetballers klagen vaak over de aerodynamische eigenschappen van de bal, omdat een willekeurig gefladder tijdens de vlucht een onschuldig schot in een doelpunt kan veranderen. Old-school voetballen hebben 32 panelen, met een mix van zeshoeken en vijfhoeken. Recenter, topvoetbalcompetities hebben geëxperimenteerd met 6-paneelversies met strips die lijken op een volleybal. Voor het nieuwe seizoen, de Engelse Premier League heeft de Flight 2020 Soccer Ball van Nike geïntroduceerd, die wordt geadverteerd met gevormde groeven die zorgen voor een consistente vlucht.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van Tsukuba University hebben deze beweringen getest met windtunnelexperimenten. Ze maten de luchtweerstandscoëfficiënt van de bal, samen met twee eerdere modellen, als functie van het Reynoldsgetal. Het Reynoldsgetal, een belangrijke parameter in de vloeistofdynamica, regelt de overgang van vloeiende naar turbulente stroming. Volgens auteur professor Takeshi Asai, "bij lage Reynolds-getallen, vloeiende stroming optreedt, omdat viscositeit turbulentie kan dempen. Bij hoge Reynoldsgetallen, chaotische luchtwervelingen kunnen leiden tot onstabiele en onvoorspelbare vluchtpatronen."

Het team vond een verhoogde weerstand bij hoge Reynolds-getallen voor de nieuwe bal. Dit leidde tot een kleiner vliegbereik, maar mogelijk ook tot minder zijwaartse krachten die het traject kunnen destabiliseren. Dit was vooral het geval in de "asymmetrische" oriëntatie van de bal, wanneer een van de groeven naar voren was gericht. "De kleinere fluctuaties in de zij- en liftkrachten van de Flight 2020 geven aan dat het minder waarschijnlijk is dat er onregelmatige veranderingen in het traject optreden, daardoor mogelijk leidend tot meer stabiliteit tijdens de vlucht, " zegt professor Asai.

Het team schreef deze afweging in stabiliteit ten koste van het bereik gedeeltelijk toe aan de toegenomen oppervlakteruwheid. Deze bevinding kan nuttig zijn voor het ontwerpen van andere sportuitrustingen om het belang van vaardigheid te vergroten en de impact van geluk te verminderen.