Strona głównaPytania → Dlaczego tor podkręconej piłki jest...

Dlaczego tor podkręconej piłki jest zakrzywiony?

Pytanie

Pyta Piotr

Dlaczego gdy piłkę mocno uderzymy (np. piłkę od tenisa stołowego, siatkówki) i kręci się ona wokół własnej osi, to wtedy zmienia swój kurs lotu?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Najkrócej mówiąc, jest to konsekwencją prawa Bernoulliego. Odpowiedź na to pytanie znaleźć można np. w 6. części takiego artykułu (autorstwa Krzysztofa Ernsta oraz Jarosława Kołodziejczyka, poświęconego fizyce ping-ponga – ale opisane zjawiska dotyczą też innych piłek). Interesujący nas fragment tego artykułu brzmi tak:

„Każda piłka, niezależnie od jej wielkości czy stopnia gładkości powierzchni, porywa za sobą sąsiadujące z nią cząsteczki powietrza, które w ten sposób zaczynają wirować razem z nią. Ze względu na lepkość powietrza, taki przekaz energii następuje również do dalszych jego warstw, z tym że prędkość ruchu porywanych cząsteczek powietrza maleje wraz z odległością od piłki. Nałożenie tego ruchu na ruch cząsteczek powietrza względem piłki, będący wynikiem jej ruchu postępowego, prowadzi do asymetrii w prędkości opływu piłeczki przez warstwę przyścienną. Zgodnie z twierdzeniem Bernoulliego, ciśnienie wzrasta tam, gdzie prędkość przepływu maleje. Różnica w prędkości przepływu po dwóch stronach piłki powoduje zatem powstanie różnicy ciśnień, a w konsekwencji pojawienie się siły spychającej piłkę w kierunku zależnym od rodzaju rotacji.

Piłka z rotacją dolną będzie miała, w stosunku do piłki pozbawionej rotacji, tor zakrzywiony ku górze i spadnie na stół później niż piłka nierotująca. Zupełnie odwrotnie zachowa się piłka z rotacją górną. Będzie ona miała tor zakrzywiony ku dołowi, a tym samym krótszy czas lotu. Siła spychająca piłkę jest, jak już wiemy, wynikiem powstającej różnicy ciśnień, a ta z kolei zależy od prędkości kątowej ruchu obrotowego i prędkości liniowej ruchu postępowego. Efekt ten jest dobrze widoczny dla różnych rodzajów piłek, ale piłeczka pingpongowa jest szczególnie nań podatna. Wynika to z bardzo małej jej masy.”