„Nu este” Nam, acesta este bowling. Există reguli. ”
Noul model folosește 6 ecuații diferențiale referitoare la un corp rigid rotativ pentru cele mai bune condiții de grevă.
Iisus Quintana (John Turturro) a avut metodele sale, dar fizica oferă sfaturi despre lovirea grevei perfecte. Credit: Universal Pictures
Peste 45 de milioane de oameni din SUA sunt fani ai bowling -ului, competițiile naționale acordând milioane de dolari. Bowlers se bazează, de obicei, pe instinct și experiență, câștigate prin multe și multe practici, pentru a -și spori procentul de grevă. O echipă de fizicieni a venit cu un model matematic pentru a prezice mai bine traiectoriile despre minge hârtie nouă Publicat în revista AIP Progress. Ecuațiile rezultate iau în considerare factori precum compoziția și modelul rezultat al uleiului utilizat pe benzile de bowling, precum și inevitabilul asimetrii ale mingilor de bowling și ale variabilității jucătorilor.
Autorii aveau deja un interes puternic pentru bowling. Trei sunt bowlers obișnuiți și sunt destul de pricepuți la sport; Un al patrulea, Curtis Hooper de la Universitatea Longborough din Marea Britanie, este antrenor pentru Team England la Campionatele Europene de Tineret. Hooper studiază fizica bowling -ului de câțiva ani, inclusiv o analiză din Cupa Weber din 2017, precum și documente care au conceput modele matematice pentru Aplicarea balsamurilor de benzi şi Modele de ulei în bowling.
Calculele implicate în astfel de cercetări sunt foarte complicate, deoarece există atât de multe variabile care pot afecta traiectoria unei mingi după ce au fost aruncate. Exemplu: stratul subțire de ulei care se aplică pe benzile de bowling, pe care Hooper l -a găsit poate varia foarte mult în volum și formă printre diferite locații, plus lipsa de uniformitate în aplicarea stratului, ceea ce creează o suprafață de frecare neuniformă.
Conform autorilor, majoritatea cercetărilor până în prezent s -au bazat pe analizarea statistică a datelor empirice, cum ar fi un Raport 2018 de Congresul de bowling din SUA care a analizat datele generate de 37 de bowlers. (Hooper s-a bazat pe date de urmărire a mingii pentru analiza sa din Weber Cup din 2017.) A 2009 Analiza a arătat că locația optimă pentru ca mingea să lovească capetele este de aproximativ 6 centimetri în afara centrului, în timp ce unghiul optim de intrare pentru ca mingea să lovească este de aproximativ 6 grade. Cu toate acestea, o astfel de abordare se luptă să țină cont de inevitabila variabilitate a jucătorilor. Niciun bowler nu își atinge ținta 100 la sută din timp, iar pe Hooper și colab., În timp ce cei mai buni profesioniști pot ajunge la 0,1 grade față de unghiul optim de lansare, această ușoară variație poate duce la o diferență de mai mulți centimetri în jos.
Simulare pentru succes
Cu această ultimă lucrare, Hooper și coautorii săi s-au bazat pe acea lucrare anterioară pentru a crea o simulare pentru strategiile țintă de succes pe care le-ar putea folosi bowler-urile pentru a-și crește procentul de grevă. Modelul lor rezultat ia în considerare poziția de pornire, viteza bilă, rotația axei, înclinarea axei, viteza unghiulară și, da, efectele acelui strat de ulei pescui pe benzi.
Analizând calea unei mingi de bowling. O bandă de bowling aprobată de USBC are 39 de plăci, fiecare măsurând aproximativ 2,73 cm (1,07 in). Credit: Simon Ji
„Prezicerea mișcării pinilor (și, prin urmare, a șanselor de lovire) după impactul inițial între bilă și pinul capului cu exactitate este o problemă foarte dificilă datorită multor caracteristici, cum ar fi forma pinului, diferențele dintre proprietățile pinilor (centrul de gravitație, raza de bază, masa etc.) și diferențele în poziția pinilor atunci când fiecare set complet de pini este inițial setat,” a spus Hooper Arts. „Deși aceasta ar fi o problemă interesantă de studiat, am decis în această lucrare să cupleze rezultatele modelului nostru cu date colectate dintr -un test de laborator care a investigat efectul unghiului de intrare și poziția de impact asupra procentului de grevă.”
Modelul rezultat folosește un set de șase ecuații diferențiale referitoare la un corp rigid rotativ pentru a arăta cele mai bune condiții pentru o grevă. De exemplu, există două faze ale mișcării mingii: o fază glisantă, în care frecarea este scăzută, ceea ce reprezintă cea mai mare parte a călătoriei mingii; și o fază pură de rulare, unde nu se aplică un cuplu mai mult și mingea călătorește într -o linie dreaptă spre pini. Modelul poate lua toate intrările relevante care afectează mișcarea unei mingi de bowling și poate calcula cu exactitate traiectoria pentru a determina calea ideală pentru o grevă.
În ceea ce privește variabilitatea jucătorilor, se dovedește că există o zonă care are cea mai mare șansă de grevă, iar aici este locul în care modelul de petrol poate avea un impact, datorită fricțiunii variate între centrul benzii și jgheab. „Dacă bowler -ul lipsește ușor la dreapta, fricțiunea mai mare de lângă jgheab ar accelera mingea la stânga”, au scris autorii. „În mod similar, frecarea inferioară din centru înseamnă că o lovitură care lipsește ușor spre stânga nu se va agăța mai devreme.” Bowller -urile cu experiență ar putea să știe deja acest lucru, dar modelul ar trebui să fie util pentru cei relativ noi la jocul care încearcă să facă ajustări pentru a -și îmbunătăți procentul de grevă.
Hooper și colab. Sper să îmbunătățească în continuare exactitatea modelului lor pentru a ține cont de factori precum benzile de bowling inegale. „Vorbind cu bowler -urile la nivel de elită despre această lucrare ne va ajuta să înțelegem ce formă de căi cu bilă caută atunci când concurează și dacă ceea ce prezice modelul nostru este aproape de locul în care s -ar face pe un model de ulei dat într -un cadru competitiv”, a spus Hooper. –Modelul ar fi de asemenea util să ilustreze pentru bowlers (de toate nivelurile) ce se întâmplă atunci când își lipsește lovitura prevăzută, nu numai în ceea ce privește direcția, ci printr -o creștere/scădere a rotației sau vitezei axelor. „
AIP avansuri, 2025. DOI: 10.1063/5.0247761 (Despre Dois)
Jennifer este un scriitor senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința întâlnește cultura, care acoperă totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele sale de televiziune preferate. Jennifer locuiește în Baltimore împreună cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente