Ich grüble gerade an der Frage in wiefern der Luftwiderstand und die Rotation eines Golfballes während des Fluges seine Bahn beeinflusst!? Im Physikbuch wird gesagt, dass der Ball sich bei durchschnittlichen Schüssen 2000 - 4000 mal /min dreht.
Interessant ist, das meiner Meinung nach der Golfball eine besondere Oberfläche besitzt, die durch kreisförmige gleichförmige Einkerbungen gekennzeichnet ist. Verringern die den Luftwiderstand?
Kann man die ganze Abhängigkeit irgendwie mathematisch, in einer Formel ausdrücken, um so den Einfluss zu bestimmen.
Ein paar Anregungen und Meinungen wären nicht schlecht!
Christoph
Interessant ist, das meiner Meinung nach der Golfball eine
besondere Oberfläche besitzt, die durch kreisförmige
gleichförmige Einkerbungen gekennzeichnet ist. Verringern die
den Luftwiderstand?
Bei einem glatten Ball bildet sich an der Oberfläche eine laminare (schichtförmige) Grenzflächenströmung aus, die sich noch im ersten Drittel des Balls ablöst. Diese stößt nun auf andere Strömungsschichten und es bildet sich ein großer Bereich mit Turbulenzen (das sieht dann im Windkanal wie ein Komet aus). Durch diese kleinen Vertiefungen (dimples) bildet sich nun an der Oberfläche eine turbulente Strömungsschicht, die länger der Oberfläche folgt, als die laminare Strömungsschicht, bis sie sich ablöst. Die Folge ist ein kleinerer Verwirbelungsbereich hinter dem Golfball (ein dünnerer Schweif beim Kometen). Weniger Verwirbelungen bedeuten weniger Energieverlust. Der Luftwiederstand lässt sich somit um bis zu 40% reduzieren.
MfG Dirk
Kann der Luftwiderstand theoretisch in eine Beziehung gesetzt werden (Formel)?
Ich denke bei einem idealen Golfball dürfte die Eigenrotation keinen Einfluss haben oder?
Danke Dirk!
[Bei dieser Antwort wurde das Vollzitat nachträglich automatisiert entfernt]
Ich denke bei einem idealen Golfball dürfte die Eigenrotation
keinen Einfluss haben oder?
Doch, Hr. Flettner hat sich damit beschäftigt (Flettner-Rotor).
Durch die Rotation wird die Luft auf der einenen Seite gebremst (wo sich der Ball gegen die Strömung bewegt) und auf der Anderen beschleunigt. Dadurch entsteht auf derjenigen Seite wo die Luft beschleunigt wird ein Unterdruck, sofern die Rotationsachse nicht gerade paralell zur Flugrichtung ausgerichtet ist. Wenn, im Idealfall die Rotationsachse senkrecht zu FLugbahn steht hat man den grössten Effekt und der Ball kann eine Kurve fliegen.
Interessant ist, das meiner Meinung nach der Golfball eine
besondere Oberfläche besitzt, die durch kreisförmige
gleichförmige Einkerbungen gekennzeichnet ist. Verringern die
den Luftwiderstand?
Bei einem glatten Ball bildet sich an der Oberfläche eine
laminare (schichtförmige) Grenzflächenströmung aus, die sich
noch im ersten Drittel des Balls ablöst. Diese stößt nun auf
andere Strömungsschichten und es bildet sich ein großer
Bereich mit Turbulenzen (das sieht dann im Windkanal wie ein
Komet aus). Durch diese kleinen Vertiefungen (dimples) bildet
sich nun an der Oberfläche eine turbulente Strömungsschicht,
die länger der Oberfläche folgt, als die laminare
Strömungsschicht, bis sie sich ablöst. Die Folge ist ein
kleinerer Verwirbelungsbereich hinter dem Golfball (ein
dünnerer Schweif beim Kometen). Weniger Verwirbelungen
bedeuten weniger Energieverlust. Der Luftwiederstand lässt
sich somit um bis zu 40% reduzieren.
MfG Dirk
Kann der Luftwiderstand theoretisch in eine Beziehung gesetzt
werden (Formel)?
Ja. S. unten
Ich denke bei einem idealen Golfball dürfte die Eigenrotation
keinen Einfluss haben oder?
Doch. Gerade beim realen!. S. unten
Für die Umströmung eines Körpers lässt sich die Widerstandskraft berechnen zu
Fw=Cw*Ap*rho_f*v²/2
mit
Fw=Widerstandskraft
Cw: Widerstandsbeiwert
Ap=Projektionsfläche des Körpers
rho_f: Dichte des strömenden Mediums
v:rel. Geschwindigkeit des Körpers
soweit ist das ja noch relativ einfach, aber der Widerstandsbeiwert ist i.A. nicht so leicht zu bestimmen. Geht man von laminarer Umströmung aus vereinfacht sich das für eine Kugel zu
Fw=3*pi*eta*d*v
mit
eta: dyn. Viskosität des strömenden Mediums
d: Kugeldurchmesser
Allerdings gilt ja aufgrund der Geschwindigkeiten und der „dimples“ die Voraussetzung der laminaren Umströmung nicht mehr. Für die turbulente Umströmung kannst du die Widerstandsbeiwerte in Abhängigkeit von der Reynoldszahl aus der Fachliteratur entnehmen.
Und die Eigenrotation hat sehr wohl einen Effekt, da durch sie weitere Auftriebskräfte (Stichwort: dynamischer Auftrieb) entstehen. Der Ball fliegt also -so er sich denn um eine zur Flugrichtung senkrechte und zum Boden parallele Achse dreht- weiter als ohne Rotation.