Golfboldens bane, slice og draw – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Golfboldens bane, slic...

24. juni 2008

Golfboldens bane, slice og draw

Hej Malte 
Undskyld jeg ulejliger med et hverdags spørgsmål, men jeg ved ikke, hvor jeg ellers skal henvende mig? måske kan De hjælpe mig videre, såfremt De ikke selv ønsker at svare.  ????????????

Når en golfbold slås ud fra tee kan den let få en lille rotation om sin egen akse, enten til højre - et fade (måske et slice), eller til venstre - et draw (måske et hook). (for højrehåndsspillere).

En bold, der fader/slicer kommer ikke så langt som en bold, der drawer/hook'er! det er velkendt, men hvorfor????  min teori er, at jordens rotation hjælper bolden der hook'er, hvorfor den flyver længere, hvorimod bolden, der slicer skal overvinde jordens egenrotation og derved mister energi. Er det rigtigt??

Med venlig hilsen
N S
 

Det er næppe jordrotationen, virkning af den kræver store distancer (Jordrotationen er jo lille en omdrejning på 86400 sek.). Men der er andre begrundelser:

Det er også draw, der er længst for venstrehåndsspillere, så vidt jeg er oplyst. Forholdet synes at være det samme på den sydlige halvkugle, hvor jordrotationen virker modsat.

Måske lidt fysik

Boldens bane bestemmes i det øjeblik den rammer jernet eller køllen, kraften er ca. 10 kN (svarende til tyngdekraften virkende på et lod på 1000 kg)  og kontakttiden ca. 450 mikrosek. (450 milliontedele sek.) Den får i første øjeblik en fart, som med driver kan være over 200 km/h, en retning dvs. vinkel med vandret, som for driver er omkring 10 grader for sandjern måske 55 grader, og den får en rotation, som for driver er omkring 50 rotationer pr. sek. Og for sandjern op til 200 rotationer pr sek. (forudsætning bolden er ren, der er ikke græs imellem jern/kølle og bold og rillerne på jern/kølle i orden). Ved et ideelt slag er denne rotation med vandret akse så oversiden af bolden bevæger sig tilbage imod spilleren. Boldens overflade har dimples, så den griber bedre fast i luften, dvs. virkningen af rotationen bliver større.

Når bolden har forladt kølle/jern virker der 3 kræfter på den

Tyngden som søger at få den ned på jorden, luftmodstanden som bremser den, Magnus-effekten (den samme der er omkring en flyvinge, Bernouilli effekt siger man også). Denne sidste opstår fordi lufthastigheden i forhold til boldoverfladen er lav ovenpå bolden da den roterer "tilbage " der og høj på undersiden idet den roterer "frem" der. Det giver anledning til lavt tryk ovenpå bolden og højt tryk under bolden, dvs. der virker en kraft opad. Bolden kommer derfor næsten dobbelt så langt, som den ville komme uden dimples.

Det bevirker også, at bolden stiger til sit højeste punkt og så falder hurtigt ned på en meget kort strækning. Den vandrette rotation bremses ved at holde bolden oppe og kraften fra den forsvinder så efterhånden.

Har bolden en rotation, der ikke er vandret, men også for en del lodret dvs. at rotationsaksen ikke er vandret, men hælder lidt til den ene eller anden side, vil der også komme et vandret træk i bolden dvs. den får en slice (fade) eller draw. Des mere lodret aksen er des kraftigere bliver effekten, men den lodrette rotationshastighed er normalt lille i forhold til den vandrette så virkningen bygges op igennem banen og ses mest i den sidste del af banen.

For højrehåndsspillere

Hvis et slag er udefra (væk fra spilleren og ind imod ham) og ind, skulle man tro, at bolden ville gå retlinet til venstre. Det ses ikke, den holder hovedretningen, men den får en rotation, som ovenfra set er med uret. Den vil altså trække til højre på grund af Magnus effekten (slice). Tilsvarende hvis bolden rammes indefra (inde fra spilleren og ud), vil den få rotation imod uret og trække til venstre senere i banen (draw).

Så langt ret sikker og gods fysik, nu kommer det lidt mere usikre, hvorfor er der ofte forskel i længderne. Det vil kræve forsøg, så det kan jeg ikke svare på det med sikkerhed, men det er sandsynligt, at det skyldes at rotationshastighederne (hældningen af rotationsaksen ) normalt bliver forskellige på grund af slagets karakter. Hvis et slag indefra normalt giver mindre aksehældning i forhold til vandret end et slag udefra på grund af de fysiske forhold i vores stilling, armlængder mm, er det tilstrækkeligt. Hvis boldhastigheden normalt bliver forskellig, så den er større i draw, ville det også være en forklaring, det kræver nogen forsøg at finde ud af det. Målinger der er udført siges at vise, at det er tilfældet.

Udgangshastigheden ved en draw generelt er lidt større (og med en lidt fladere bane) end slice, og at boldkontakten er lidt bedre (for samme spiller), så det i sig selv kan begrunde et længere slag. Det er selvfølgeligt afhængigt af selve banen af køllehovedet, skaftets elasticitet (stivhed) og bøjning , slaghastighed og retning, kroppens bevægelser osv.  Bemærk i alle tilfælde at den torsion der kommer op i skaftet ikke nødvendigvis er symmetrisk, og at træfningen op/ned, ind/ud i forhold til sweet spot ikke nødvendigvis er symmetrisk, så det er to forskellige situationer der opstår.

Desuden sidder skaftet i den ene side af køllehovedet/jernet, så det hele er usymmetrisk på forhånd. Det er altså ikke på forhånd noget rimeligt argument, at hvis samme spiller slår en slice eller draw, så burde de være ens, fordi der på forhånd er usymmetri i opstilling (spiller), sving og jern/kølle samt muligvis træfning i forhold til det optimale på køllefladen.

Med venlig hilsen
Malte Olsen, lektor