La física detrás del campo de béisbol de Galileo

La física detrás del campo de béisbol de Galileo

¿Cómo se ve el béisbol por dentro? ¿Cómo puedes mejorar tus habilidades entendiendo la física del béisbol? Esta debería ser una pregunta que todo jugador de béisbol quiera saber.

El núcleo de una pelota de béisbol es una pelota de corcho envuelta en una capa de goma, aproximadamente del tamaño de una pelota de tenis de mesa. ¡El exterior está bien envuelto con una gruesa capa de hilo de lana, y la parte más exterior es el cuero y las costuras que vemos!

En este blog deportes galileo  - confiable globalmente para  Materiales de alta calidad y jaula de béisbol duradera. - te llevará a explorar la física profunda detrás del béisbol, comprender y aplicar los principios hará que tu nivel de béisbol se dispare.

¿Estás listo para explorar los principios de la física del béisbol? ¡Vamos!

ley del libre esfuerzo

El fenómeno descrito por ley de Bernhard Significa que cuanto más rápido sea el caudal del gas, menor será la presión y el gas fluirá de un lugar con alta presión a un lugar con baja presión. Como la bola en la imagen, debido a la rotación, la velocidad del bloque superior es menor que la del bloque inferior, por lo que la presión es menor que la del bloque inferior.

La pelota flotará hacia arriba, por lo que cuando la dirección de rotación sea opuesta, la pelota caerá mucho. Suena muy fácil decirlo, ¡pero tirarlo a la basura es completamente diferente! Y con la mejora de la tecnología del béisbol, la bola de cambio también tiene múltiples cambios. Además de la bola de cambio vertical mencionada anteriormente, también hay bolas de cambio horizontal debido a diferentes métodos de liberación, e incluso bolas de dedo que no giran mucho y son inestables. etc.

Algunas preguntas sobre física

 ¿Por qué cambia la pelota?

La bola cambiante se divide en dos tipos según el concepto de mecánica.

  1. Tipo giratorio: según la diferencia en el caudal de fluido medido entre los dos objetos de mecánica de fluidos, se produce la diferencia de presión. Es similar al principio del ala de un avión general. Cuando la pelota gira y avanza, la presión en el lado con flujo de aire más rápido será mayor que en el lado con flujo de aire más lento. Por un lado, el balón crea presión lateral y cambia.
  2. Tipo de gravedad: La bola se moverá en la dirección del centro de gravedad por su propia gravedad y gravedad. Por ejemplo, las plumas de un vaso y de un bádminton siempre quedan atrás al volar.

¿Realmente la pelota vuela como una mariposa?

La pelota es redonda porque no está hecha de un material 100% uniforme. El centro de gravedad de la bola definitivamente no estará en el centro de la forma (centro de masa) y habrá un ligero error. Cuando la pelota gira un círculo, el centro de rotación de la pelota depende del factor tiempo. Los centroides estarán en el mismo punto. Cuando un objeto es afectado por una fuerza externa, su centro de gravedad se moverá en la dirección de la fuerza externa. Si la pelota se mueve hacia adelante y no gira, el centro de gravedad de la pelota se moverá hacia adelante.

La bola que vemos en la televisión, que se mueve con los dedos, casi no gira. De hecho, todavía gira un poco. Esta pequeña rotación hará que el centro de gravedad gire y cambie de posición. Si la fuerza hacia adelante es muy pequeña, la pelota se moverá hacia el centro de gravedad en un instante. La fuerza y ​​la posición del centro de gravedad también cambiarán constantemente, lo que hará que la pelota se mueva hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia arriba y hacia abajo.

¿Qué es la calidad de la pelota?

De hecho, el peso de la pelota depende de la velocidad del swing del bateador hasta el punto de golpe. Los lanzadores con pelotas de gran calidad son generalmente altos o tienen buena coordinación corporal.

Si un lanzador con manos altas y manos largas tiene la misma velocidad de rotación del brazo (Rpm) al lanzar que un lanzador con manos cortas, la velocidad de la bola (velocidad de movimiento tangencial) del lanzador será más rápida.

Un lanzador con buena coordinación de todo el cuerpo utiliza toda la potencia disponible en todas las partes del cuerpo. Si se compara con un lanzador que solo usa la fuerza de la mano para lanzar, la velocidad de la pelota (velocidad de movimiento tangencial) debe ser más rápida cuando la velocidad de rotación del brazo (Rpm) es la misma al lanzar. rápido.

En comparación con los bateadores comunes, el momento en que se suelta el bate se basa en la reacción visual de la rotación del brazo del lanzador. Cuando la velocidad de rotación del brazo del lanzador (Rpm) es la misma pero la velocidad de la bola es más rápida que la reacción, provoca que la llamada liberación del bate sea demasiado lenta, por lo que la bola, por supuesto, no llegará lejos, esto es lo que se llama una pelota pesada.

¿Cuál es la potencia de cola de la pelota?

Generalmente hay dos opiniones sobre la fuerza de la cola.

La primera es la diferencia de velocidad entre la velocidad a la que la pelota entra en la zona de strike menos la velocidad a la que la pelota fue lanzada.

El segundo es el cambio en la bola rápida entrando a la zona de strike.

Curva azul: 0.4 segundos hasta el plato de home a aproximadamente 160 km/h
Curva roja: 0.5 segundos hasta el plato de home a aproximadamente 130 km/h.

En general, la mayoría se refiere al segundo tipo. De hecho, la velocidad de rotación de la pelota cuando se suelta la pelota recta es casi la misma que la de la pelota cambiante. Es solo que la fuerza hacia adelante de la bola recta es mayor y el cambio no es obvio. Hagamos un gráfico. El eje vertical va desde la bola hasta el plato de home. El eje horizontal es la desviación de la pelota con respecto a la dirección de lanzamiento. Se puede ver que cuanto más rápida es la velocidad de la bola, más obvia es la curvatura de la curva. Esto significa que, aunque la trayectoria de vuelo de la pelota es exactamente la misma, cuanto más rápida sea la velocidad de la pelota, mayor será el cambio visual de la misma.

Aun así, la fuerza de giro de una bola recta sigue siendo diferente de los hábitos de tiro de cada lanzador. Generalmente, los lanzadores de alta presión producirán una potencia de cola que flota hacia arriba, los lanzamientos de 3/4 producirán una potencia de cola que perfora la esquina interior del bateador derecho y los lanzadores con hombros bajos producirán una fuerza de cola hacia abajo.

 

Un lanzamiento con la mano izquierda derrotará a un zurdo y un lanzamiento lateral asustará a un zurdo. ¿Cuál es el punto de?

Cuando un lanzador zurdo se enfrenta a un bateador zurdo, lanza la pelota desde la esquina interior del bateador izquierdo hacia la esquina exterior del bateador izquierdo.

Círculo marrón: rango de giro
Verde: Trayectoria de la pelota
Segmento de línea roja: el área donde se puede golpear la pelota.

(A) Un bateador zurdo se enfrenta a un lanzador derecho de hombros bajos.

(B) Un bateador derecho se enfrenta a un lanzador derecho con el hombro bajo.

(C) Un bateador zurdo se enfrenta a un lanzador zurdo.

(D) Un bateador derecho se enfrenta a un lanzador zurdo.

Una pelota así no sólo crea la impresión visual para el bateador de que la pelota primero se mueve hacia él y luego se aleja de él, sino que, lo que es más importante, es probable que la pelota y el rango de swing de la pelota la golpeen. reducir. El lanzamiento lateral con hombros relativamente bajos utiliza principalmente la bola de cambio de la esquina exterior del bateador derecho como arma principal. Para el bateador derecho, el rango de golpe es muy pequeño, pero para el bateador izquierdo, el rango de golpe es muy grande y puede golpear la pelota fácilmente.

¿Cómo darse la vuelta y preguntar por qué no dices [los diestros tienen miedo de los tiros con la mano izquierda o los diestros tienen miedo de los tiros bajos?

Hay que decir que la mayoría de los lanzamientos son para diestros, al igual que el receptor tiene miedo de las piernas rápidas, ¡no hace falta enfatizar este punto!

¿Cuanto más rápido mueves el bate, más lejos llega la pelota?

¡¡¡Equivocado!!! Hay que decir que cuanto mayor es la potencia, más lejos golpeas.

Según la segunda ley del movimiento de Newton F=ma: (suponiendo que el peso del bate es el mismo que la velocidad de la pelota lanzada)

El peso del bate es [m] y cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre el bate, mayor será la aceleración [a].

Si la velocidad del swing es rápida y la fuerza que actúa sobre el bate es mayor sólo en el primer instante, entonces es sólo la velocidad, pero no la aceleración, lo que hace imposible golpear la pelota lejos.

El hecho de que la pelota se golpee lejos o no determina la cantidad de aceleración que genera debido a la fuerza que actúa sobre la pelota a través del bate en el momento en que el bate hace contacto con la pelota. Cuanto mayor es la fuerza [F], mayor es la aceleración.

Entonces, generalmente decimos que se debe dominar el punto de golpe, lo que significa que la fuerza debe usarse en el momento en que se golpea la pelota, y lo mismo se aplica incluso al sacar la pelota.

Por ejemplo: balancear un bate rápidamente equivale a la velocidad del motor de un automóvil en punto muerto.

El momento de golpear la pelota es equivalente a la velocidad del vehículo cuando está completamente cargado. En este momento, debe determinarse por los caballos de fuerza. Por supuesto, si los caballos de fuerza son insuficientes, el coche no irá rápido.

¿Una pelota golpea en un ángulo de 45 grados con el suelo cuando la línea de referencia vuela más lejos?

¡Sí! Pero...

El rojo es 45 grados y el poder de golpe es 71% (cos45)
El verde está a 0 grados en la dirección de la fuerza de ataque es 100%(cos0)
El azul tiene 30 grados y la fuerza de ataque es del 87% (cos30)

Según la constante de movimiento y la misma velocidad, la parábola disparada a 45 grados tiene la distancia de vuelo más larga. Sin embargo, según el principio de la mecánica vectorial, la fuerza generada en el mismo ángulo que la dirección del movimiento es mayor. Por lo tanto, a menos que la bola del lanzador caiga a 45 grados y balanceemos el bate a 45 grados, en caso contrario si la bola viene recta, también seguiremos la dirección del movimiento. Como resultado, la pelota sale volando a 45 grados, por lo que la fuerza se reduce al 0.7 original (cos45) y no volará muy lejos.

Por lo tanto, las condiciones de velocidad iniciales no son las mismas y las leyes del movimiento no pueden citarse en su totalidad.

La física del lanzamiento.

Los lanzadores de béisbol profesionales pueden mover la pelota hacia la izquierda, hacia la derecha, hacia abajo o incluso hacia arriba cuando lanzan para evitar al bateador contrario. La física detrás de esto puede explicarse por la Efecto Magnus. (Cuando el vector de velocidad angular de rotación de un objeto giratorio no coincide con el vector de velocidad de vuelo del objeto, se generará una fuerza lateral en la dirección perpendicular al plano compuesto por el vector de velocidad angular de rotación y el vector de velocidad de traslación. Bajo la acción de esta fuerza lateral, el objeto vuela. El fenómeno de desviación de la trayectoria se llama efecto Magnus).

Se trata de girar

Una vez que el lanzador completa el lanzamiento, el lanzamiento de béisbol se ve afectado por tres factores: la gravedad, la resistencia y la fuerza de Magnus. La gravedad tira la pelota hacia abajo, el arrastre la ralentiza y la fuerza de Magnus... depende de cómo se lanza la pelota. A medida que la pelota gira hacia adelante en su trayectoria de vuelo, la presión cambia sobre la pelota y el efecto Magnus crea una fuerza en la dirección de rotación de la pelota que es perpendicular a la dirección del movimiento de la pelota.

En el béisbol, el lanzador tiene más control sobre el giro de la pelota que en cualquier otro deporte. Los lanzadores pueden agregar efecto liftado, retroceso o efecto lateral a la pelota de la forma en que quieren que se lance. La dificultad de cada lanzamiento variará en función del giro. A medida que aumenta la dificultad, el margen de error disminuye.

Análisis de lanzamiento

◆ bola rápida

Las bolas rápidas son las más fáciles de lanzar porque el Efecto Magnus les afecta muy poco. La bola rápida de cuatro costuras es la que los lanzadores lanzan con mayor frecuencia. Al lanzar una pelota, los lanzadores naturalmente agregan un efecto hacia atrás. El efecto de retroceso fuerza la fuerza de Magnus hacia arriba y la pelota aterrizará más lentamente que otros lanzamientos, dando la ilusión de que la pelota se eleva. Otras bolas rápidas, como la bola rápida de dos costuras y la cortadora, se lanzan con efecto, pero debido a que la bola se mueve tan rápido, el efecto Magnus no cambia drásticamente su posición.

◆Cambio de pelota

Un cambio es un lanzamiento que se basa principalmente en la formación de fuerza de Magnus. La bola curva es el cambio más importante y la lanzan casi todos los lanzadores abridores de las Grandes Ligas de Béisbol (MLB). Cuando un lanzador lanza una pelota, gira la muñeca rápidamente, dándole mucho giro a la pelota. Esto hará que la pelota aterrice diagonalmente hacia la izquierda (lanzador de muñeca derecha). Las bolas curvas pueden ser extremadamente efectivas cuando se lanzan correctamente, a menudo dejando a los bateadores balanceándose en vano ante el polvo que levantan, o incluso saliendo activamente de la trayectoria de una bola lanzada en la zona de strike.

El control deslizante es un lanzamiento con giro horizontal, por lo que cambia hacia los lados (de derecha a izquierda para lanzadores diestros). Las opciones al lanzar una bola loca son similares a las de una bola curva, excepto que caerá desde la derecha en lugar de desde la izquierda (lanzadores con muñeca derecha). Los lanzadores también realizan otros tipos de cambios, pero son principalmente variaciones de los lanzamientos descritos anteriormente. Por ejemplo, una bola curva 12-6 aterrizará directamente sin ningún movimiento lateral.

◆Dedo

El movimiento del dedo es uno de los lanzamientos más espectaculares y el efecto Magnus es en realidad su enemigo. Idealmente, cuando se lanza una pelota con la punta del dedo al receptor, la pelota solo girará una vez. Como no hay efecto, aparece un vórtice de Karman detrás de la pelota, como explica Ed en su blog sobre la Copa del Mundo. Gate Vortex Street crea ligeras fluctuaciones en el movimiento de la pelota, que son suficientes para evitar al bateador. De hecho, con un gran movimiento de dedo, ni siquiera el lanzador sabe dónde terminará. Pero si la bola lanzada gira demasiado, el movimiento de la bola se volverá más equilibrado debido al efecto Magnus y formará una trayectoria recta, lo que hará que sea más fácil golpearla. Cuando se lanza correctamente, la pelota saltará de un lado a otro, como puedes ver en el GIF animado.

Claves para un lanzamiento de béisbol eficaz

La clave para un lanzamiento eficaz es combinar diferentes tipos de lanzamientos para evitar que el bateador prediga la trayectoria de la pelota y lo desequilibre. Al lanzar, los lanzadores también deben ocultar su movimiento de lanzamiento para que los bateadores no adivinen por su movimiento hacia dónde se dirige la pelota.

Ultimas palabras

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