Forscher finden einen neuen Weg, um fliegende Baseballs zu messen

Forscher finden einen neuen Weg, um fliegende Baseballs zu messen
Forscher finden einen neuen Weg, um fliegende Baseballs zu messen
Anonim

Zu Beginn der Major League Baseball-Saison stellt sich für viele Fans der drittbeliebtesten Sportart in den Vereinigten Staaten die brennende Frage, wie viele Homeruns sie in dieser Saison sehen werden.

Eine neue Labormethode verwendet ein hochpräzises Ballabgabegerät und ein Geschwindigkeitsmesssystem, um bessere Hinweise darauf zu geben, wie hoch und weit einige dieser Baseballs fliegen werden.

Reporting in der Zeitschrift, Applied Sciences, Forscher der Washington State University und der Delft University of Technology beschreiben die neue Technik, bei der die Baseballbälle durch eine Reihe von Sensoren geschossen und die Geschwindigkeitsänderung gemessen wird, während sie sich entlang einer Flugbahn bewegen.Die Arbeit ermöglicht mehr Präzision als herkömmliche Windkanalmessungen, da der Ball nicht auf einer hochgelegenen Plattform sitzen muss, was zu einer kleinen, aber wichtigen Ungenauigkeit führt.

"Mein Labor führt zufällig den weltweit genauesten Test dieser Eigenschaft durch", sagte Lloyd Smith, Professor an der School of Mechanical and Materials Engineering und Hauptautor der Veröffentlichung. "Nicht viele Leute kümmern sich so sehr um Lift und Drag wie wir, aber die Leute kümmern sich bei Baseballspielen."

Während Baseball ein beliebter Sport ist, wurden die aerodynamischen Eigenschaften von Baseballs noch nicht vollständig verstanden. Es stellt sich heraus, dass sehr kleine Änderungen des Luftwiderstands im Spiel eine große Rolle spielen können, sagte Smith.

Um ein einheitliches und konsistentes Spielerlebnis zu gewährleisten, verwendet Major League Baseball nur einen Hersteller, Rawlings Sporting Goods, der bei der Herstellung der Bälle strenge Protokolle befolgt. Der Ball hat eine Korkkautschukpille, die in drei Schichten aus Wolle mit einem bestimmten Gewicht eingewickelt und mit Leder überzogen ist.Die Konstruktion von Pill, Wolle und Leder wird sorgfältig definiert, gemessen und kontrolliert – sogar die Farbe des Gummis muss konsistent sein. Mehr als 200 Mitarbeiter arbeiten für das Unternehmen, nur um die Nähte für die Baseballs sorgfältig zu nähen.

"Ich hätte in meinen kühnsten Träumen nie gedacht, dass ich bei einem Ball zwischen Bauch- und Rückenleder unterscheiden würde, aber ich tue es, und es stellt sich heraus, dass die beiden Lederarten bei einem Ball unterschiedlich sind, und Sie Ich werde weniger Bauchleder finden als noch vor ein paar Jahren", sagte Smith.

Alles wird einheitlich gemessen, einschließlich Gewicht, Größe, Härte und Elastizität des Balls, und um ein faires Spiel zu gewährleisten, verlangen die Regeln der Major League Baseball sogar, dass der Ball nur für ein Spiel verwendet wird, bevor er abgelegt wird.

Trotz dieser Einheitlichkeit fingen Schlagmänner ab 2015 und mit praktisch demselben Baseball an, viel mehr Homeruns zu machen.

"Die Annahme war, dass, wenn Sie den Ball auf die gleiche Weise machen, diese Eigenschaften immer auf die gleiche Weise herauskommen würden", sagte Smith. "Wir haben herausgefunden, dass sich etwas geändert hat."

Als die Major League Baseball Organisation ein Gremium beauftragte, die beispiellose und dramatische Veränderung zu untersuchen, stellten Forscher fest, dass eine winzige Verringerung des Luftwiderstands des Balls von nur 3 % für die dramatische Veränderung der Homeruns verantwortlich war. Sie fanden heraus, dass eine kleine Änderung in der Höhe der Nähte im Ball zumindest einen Teil der Änderung verursacht haben könnte.

Aber während dieser Untersuchungen stellten die Forscher fest, dass Windkanal-Messtechniken die winzigen Änderungen des Luftwiderstands, die einen großen Unterschied bei Homeruns machen könnten, nicht angemessen erfassen konnten. Windkanäle werden verwendet, um die Luftwiderstandskräfte in allem zu messen, von Flugzeugflügeln bis hin zu Autos und Fahrrädern, aber sie sind nicht ideal für Baseball.

"Du musst den Ball irgendwie festh alten", sagte Smith, "und das bedeutet, dass es immer einige Unvollkommenheiten geben wird, wenn du einen Windkanal verwendest, um den Luftwiderstand zu messen."

Mit ihrem lasergeführten Geschwindigkeitsmesssystem konnten die Forscher die Geschwindigkeitsänderung präzise messen und daraus die Beschleunigung, die Kräfte auf den Ball sowie dessen Auftrieb und Widerstand bestimmen.

"Wir mussten zurückgehen und uns ansehen, was wir tun können, um dies noch genauer zu machen, und das haben wir getan", sagte Smith. „Es war nicht einfach, und wir verbringen jeden Tag viel Zeit mit der Kalibrierung, nur um sicherzustellen, dass unsere Sensoren uns sagen, was wir denken, aber wir glauben jetzt, dass die von uns durchgeführten Luftwiderstandsmessungen funktionieren um bei einer Änderung Alarm schlagen zu können."

Oder wenn die Spieler anfangen, Bälle aus dem Park zu werfen.

Die Techniken könnten für andere Anwendungen in einer Reihe von Sportarten eingesetzt werden, von Cricket bis Fußball, sagte Smith. Schließlich ist die Aerodynamik wichtig, um Spiele zu gewinnen.

"Sehr kleine Unterschiede können einen großen Unterschied machen", sagte er.

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