Trái banh golf có thể bay xa hơn

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Tại kỳ họp thứ 61 của Cơ quan về động lực học chất lỏng (Divsion of Fluid Dynamics) của Hội Vật Lý Hoa Kỳ (APS), một nhóm các nhà nghiên cứu từ đại học bang Arizona (ASU) và đại học Maryland sẽ báo cáo nghiên cứu về việc sẽ sớm giúp những người chơi golf cải tiến môn này.

Bằng cách sử dụng phương pháp khoa học tương tự như vẫn thường sử dụng để cải tiến thiết kế của ôtô, máy bay, tàu, tàu lửa, và các vật thể chuyển động khác, nhóm đã dùng một “siêu máy tính” để tạo mô hình khí chung quanh một trái banh khi đang bay như thế nào và nghiên cứu xem luồng khí này có bị ảnh hưởng bởi các chỗ lõm của trái banh không.

 Mục đích của họ là phải tạo ra một trái banh golf tốt hơn về kích cỡ và về kiểu dáng của các chỗ lõm trên trái banh, đồng thời giảm lực cản khi chúng bay qua không khí.       

Clinton Smith từ ASU, người đang học tiến sỹ và sẽ có một bài nói chuyện về nghiên cứu này vào chủ nhật, 23-11-2008 tại San Antonio, cho biết “Với một trái golf thì việc giảm sức cản có nghĩa là làm cho trái banh bay xa hơn”.

 Smith và người cố vấn của ông Kyle Squires đã thực hiện với sự hợp tác của Nikoloas Beratlis và Elias Balaras tại đại học Maryland và Masaya Tsunoda từ công ty về công nghiệp cao su Sumitomo.

 Không có gì là bí ẩn về việc những chỗ lõm trên trái banh làm cho chúng bay tốt hơn. Khi đang bay, một trái banh golf chịu tác động của các lực khí động lực học từ luồng không khí chung quanh cũng như trọng lực. Trọng lực liên tục kéo trái banh xuống đất, trong khi lực khí động lực theo hướng chuyển động hay lực cản quyết định khoảng cách banh bay được.

Mục đích của các chỗ lõm là giảm lực cản và giúp cho trái banh bay xa hơn. Thật vậy, các trái banh golf có chỗ lõm trên banh thì chỉ chịu một nửa sức cản so với những trái không có.

 Mặc dù Hiệp hội Golf Hoa Kỳ (USGA) đã qui định thiết kế chiếc banh golf, đưa ra kích cỡ cố định, chỉ rõ trọng lượng, nhưng kiểu lõm của trái banh không được định rõ. Đó là một trong những phần rất ít của trái banh mà các công ty có thể tự do thay đổi trong thiết kế. Nhưng kiểu nào là tốt nhất để giảm lực cản?

 Đến tận bây giờ, thiết kế lõm đang mang tính nghệ thuật hơn là khoa học. Trong nhiều năm, các công ty về đồ dùng thể thao đã thiết kế các kiểu lõm bẳng các thử nghiệm đơn giản và có sai sót.

Nghiên cứu mới dùng một phương pháp khác, đòi hỏi làm sao thiết kế một kích cỡ lõm và kiểu dáng dựa trên các phương trình toán học mô phỏng về vật lý học của một trái banh golf đang bay.

Nghiên cứu tìm ra giải pháp cho các phương trình toán học này-thậm chí trên những máy tính cá nhân nhanh nhất hiện nay-thì không thể thực hiện được bởi vì phải mất đến hơn 15 năm dùng máy tính chỉ để nhìn lướt qua dòng khí chung quanh trái banh trong một phần giây.       

Nikolaos Beratlis, đang theo học tiến sỹ tại đại học Maryland và cố vấn Elias Balaras đã và đang phá triển các thuật toán và phần mềm có hiệu quả cao để giải quyết những phương trình này trên với các siêu máy tính. Điều này có thể giảm được thời gian mô phỏng khoảng hàng giờ.

 Công trình của nhóm được công bố bởi Smith ở San Antonio sẽ tóm tắt nghiên cứu của họ. Cho đến nay, họ đã mô tả luồng khí chung quanh trái banh golf ở mức độ chi tiết nhất so với trước đây, tìm hiểu được lực cản tại mỗi vị trí chính xác và cho thấy được khí bay vào và ra mỗi chỗ lõm trên một bề mặt của trái banh golf khi trái banh quay trong không khí khi đang bay.

 Cuối cùng, họ đã tạo ra một mô hình mà có thể cho thấy được vật lý học của một chiếc banh golf đang bay ở mức độ chi tiết nhất từ trước tới nay-là bước tiến đầu tiên để đạt được mục đích lâu dài về một thiết kế lõm của dự án là có được lực cản thấp nhất.

 Theo Smith cho biết, bước kế tiếp là phải mở rộng công trình bằng bách so sánh các thiết kế lõm khác nhau.

Tuy nhiên, các thiết kế mới vẫn còn phải nhiều năm nữa, vì thế đừng từ bỏ các driving range (nơi để tập đánh golf) ngay.  

(theo physorg - Sở KHCN Đồng Nai )