“假设投手仅以下压的方式投快速球,在这颗快速球上,马格纳斯力会与重力相反。那么,这个向上的马格纳斯力,是否能让球不落反升,变成龙水刚才说的上飘球?”千空对着克罗姆和龙水分析道,“目的让快速球不降反升;条件马格纳斯力的大小必须大过重力的大小,公式FM=(1/2)CMρ乘A乘v的平方大于mg。”
“以大联盟投手投出的快速球,球自旋速度每分1200转,来模拟马格纳斯力与球速之间的关系。比较马格纳斯力与重力,可以得知马格纳斯力会因为球速加快而变大,使球下降的程度变少,达到我们的不降反升的目标。举例来说,当球速高达每秒53.33公尺,FM/mg的比值为0.66,上升的马格纳斯力仍然不敌重力。因此快速球不可能会有上飘的情况发生。”千空说,“又根据马格纳斯力公式,系数CM、自旋参数定义S≡Rω/v来计算,使马格纳斯力至少等于重力大小,我们知道了球速越慢,自旋速度越大。也就是说,如果要使马格纳斯力至少等于或甚至大于重力,快速球的自旋速度必须达到4、5000转以上,这显然已经远远超越人体极限。”
千空看向龙水,“没问题了吧?我们回到刚才提及的风速。”
龙水沉思了好一会儿,突然没头没尾地抛过来一句,“今天的风速是25mph,1mph约等于0.44704m/s,25mph换算成蒲福风级是11.176m/s,强风!”
“这么轻易就能知道了吗?!”北东西南难以置信地从相机后面探出脑袋。
“当然,这可是船长的直觉!”龙水十分有自信地道,“剩下的,就交给千空!”
“蛤?为什么龙水判断今天是强风,剩下的就交给千空?”克罗姆一头雾水地问,“喂,话说我从刚才到现在都没搞懂你们在说什么喔?”
“我们在说风速对投球的速度有多大的影响啦。”千空回答,“风速只有在球离手后才会影响球。举例来说,投手以每秒44.704公尺的速度投掷球,而球的空气动力阻力,取决于球相对于空气的速度。因此如果投手向刚才龙水判断的每秒11.176公尺的强风投掷球,计算阻力相关的速度为每秒44.704公尺,加上每秒11.176公尺等于每秒55.88公尺,换算过来是每小时125英里125mph。显而易见地,阻力变得比完全无风时更大,球速会变慢。”
千空说:“如果投手把球扔到风的另一个方向,相对速度就是每秒44.704公尺减去11.176公尺,等于每秒33.528公尺,换算过来是每小时75英里75mph,阻力降低球更快变慢了。”
龙水又补了一句,“暴风雨状态直接看成风速超过每秒51公尺。”
克罗姆认真听完,思考道:“噢噢,这样的话,假设在暴风雨状态下……相对速度就会被扣到比零更少的数值,也就代表说──风会推动球,让球飞得更快!”
“那好像在暴风雨里打球更有利嘛!”
“但对健全的生命不太有利呢~”幻弯起眼睛,“那么,我们现在要开始打球了吗~?”
“我是很想打啊幻,”克罗姆捡起地上的球棒,“只不过我还有一个问题,我在电视上看过那些职业野球选手打出超──极远的全垒打。我和石神村的其他人也想打出那种全垒打。”
“我在先前让投球机投球过来,挥棒打击时注意到一件事情。”
“什么啊,克罗姆,”千空应声,“你该不会是想说在球棒的有效打击区里,碰撞中心、强力中心和打击点,哪个能把球打更远?”
克罗姆“呃”了一声,“你怎么又知道我在想什么了,千空!但我倒没有你说的把球棒分得那么细喔。”克罗姆用手指比划了球棒的棒头部分,“我就分成了上端和下端而已。”
“就是,当球打在上端和下端时,我发现球可以飞得最接近全垒打的状态……嗯,虽然这么说可能有点难理解。”克罗姆笑得灿拦极了,“千空,你说的那些什么定义和公式证明啊,请再多告诉我一点!”
“这要从球棒和球的关系开始说起。”千空说着看向北东西南,“现在差不多是下午四点半,我们今天的拍摄什么时候结束?”
“五点,剩下马术部和科学部的部分明天再拍。”北东西南回答千空,“怎么了千空,你接下来有事情吗?”
“也不算有事情吧。”千空瞥了一眼身边的幻,“我要回实验室看一下卡瑟吉老爷子的进度。”
“然后,小千空,你要整晚待在实验室里?”幻说着靠得离千空更近了些,“不回去了吗?”
千空眯了一下眼睛,“对啊,不回去了。不过幻,”千空开口,“你也得整晚待在实验室。”
“不会吧~卡瑟吉老爷爷那边,难道有什么忙是我能帮上的吗~”幻佯装讶异地问,“我可是对定义和公式什么的一窍不通哦?”
幻凑在千空近前讲这话时,头发被风吹了起来。
千空突然想到龙水说今天是强风。
“……”
“……”
千空伸手拨开幻侧脸凌乱的发丝,接着,没什么情绪起伏地表示──
“我的实验室需要一名端茶倒水的小弟。”
幻:“!”
千空收回视线扭过头,幻同样移开目光,耳根有些红地动了动嘴巴,“小千空真是太坏了呢~”
“克罗姆,我们从刚才提及过的在击球过程中,球棒和球的关系这部分开始计算。质心速度为u=wH。击打点速度为V=W(H r)=u wr。按照动量守恒定理、角动量守恒定理,恢复系数公式,得w1v1 w2u1=m1v2 m2 u2、m1v1r Iw1=m1v2r Iw2,e= (u2 rw2)/(v1-u1-rw1-v2)……”
千空讲到一半停了下来,幻很有默契地朝他递来一根树枝。
千空接过树枝,道:“克罗姆,你打一颗全垒打,我得先确认两件事,才能继续计算。”
克罗姆应了一声,龙水则小跑去练习场对面操作起投球机。
三十秒后,第一颗球从管口喷出,克罗姆挥棒把球打了出去──
千空看完克罗姆的动作后,握着树枝在野球投打练习场的地上写了起来,“我猜的没错,球棒和球的接触点不是质心,公式要改写成e=(u2 rw2-v2)/(v1-u1-rw1)。所以击球的初始速度是v2=v1-[(1 e)(v1-w1(r H R)]/[1 (m1/m2) (m1r平方/I)]。”
千空抬眼,用树枝戳着公式一一解释道:“克罗姆,我在这个公式里,把球的质量设为m1,球棒的质量设为m2,球开始的初始速度设为v1,击球后球的速度设为v2,球棒的初始速度是u1,击球后球棒的速度是u2。球角初始惯量是Iw1,完成击球后是Iw2。恢复系数设为e。而我刚才在计算的过程中,注意到了两件事情。”
千空盯着克罗姆手中的球棒,克罗姆摸了摸下巴,回答他,“另一件事……该不会是球棒的材质不同,在击球过程中会带来不同的能量耗损?”
千空点了一下脑袋,心情十分不错地开口:“没错,我们必须在公式里增添μ。”
“因此真正的公式是长这个模样,”千空在地上再次写下,“v2=v1 [ m2I(1 e)u1]-(2m2Iv1) [m2Iw1(1 e)r]/ I(m1 m2-m1m2μ) (m1m2) r平方。”
克罗姆的眼睛亮晶晶的,“千空!也就是说只要用这个公式,我们不但可以明白球棒和球的关系,甚至可以知道打出全垒打的最佳触球位置?”
“是啊。”千空抬起手指,“假设,理想刚体球棒材质的模型参数μ值为0,其他球棒材质的模型参数μ值为0.7。证明r=0.1公尺时,球获得最大反向初始速度,球必然有更远的飞行距离。验证计算r/I=11.7%,最佳击球点的位置是距离球棒上端11.7%的地方,与力学推断的仅是球棒上端不一样。”
千空放下手,扬起嘴角,“物理学有时候就是这样,呈现答案的状态,总会与人类给出的直观结果截然相反,令人惊艳。”
“好了,”千空扔下树枝起身,经过幻时扯住人的手臂,“结束拍摄,解散下班,我和幻要去找卡瑟吉老爷子。”
北东西南说,“哎千空,现在才四点四十一分哦?剩下的打球画面怎么办?”
克罗姆抓着球棒跃跃欲试,“没关系啦北东西南,有羽京、龙水和我应该就够了。”
北东西南仍然不放心地问,“克罗姆,你确定人数够吗?”
然而不等克罗姆再次回答北东西南,被千空扯着的幻声音从不远处传来,“北东西南妹妹,剩下的打球画面就交给小龙水他们了~”
龙水、克罗姆和羽京指着自己说:“我们还在这里哦.......”
北东西南:“我没有,我没有在嗑cp哇。“
谢谢朋朋们的支持,鞠躬[绿心][紫心]
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第6章 千幻校园文化祭vlog6
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