Γιατί δεν μπορούμε να πετάξουμε ένα φρίσμπι με δύο χέρια;

Η πτήση ενός Frisbee καθορίζεται από τη δύναμη ανύψωσης και τη δύναμη έλξης. Μόλις μεταφερθεί στον αέρα, η περιστροφή στο δίσκο παρέχει τη γυροσκοπική σταθερότητα που απαιτείται για να αιωρείται ενάντια στη βαρύτητα. Η εμβιομηχανική του βραχίονα ρίψης καθορίζει την κομψότητα της πτήσης. Η τέλεια γωνία εκτόξευσης επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός βραχίονα και όχι δύο βραχιόνων, για τη δημιουργία της σωστής ροπής.

Μια μέρα στην παραλία δεν είναι ποτέ ολοκληρωμένη χωρίς καλή ώρα για φρίσμπι. Γλιστρώντας στον αέρα σαν UFO, πώς φαίνεται το φρίσμπι να αψηφά τη βαρύτητα και να οδηγεί τον αέρα;

Λοιπόν, όλα εξαρτώνται από την εκτίναξή σας.

Εάν έχετε παίξει ποτέ ένα παιχνίδι φρίσμπι, θα ξέρετε ότι ένα φρίσμπι που ρίχνεται με το ένα χέρι ταξιδεύει πολύ πιο μακριά από ένα που πετάγεται και με τα δύο χέρια! Ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τους φυσικούς μηχανισμούς που εμπλέκονται, ώστε να πετύχετε την τέλεια ρίψη την επόμενη φορά που θα σφεντάξετε δίσκους!

Δομική σχεδίαση frisbee

Το Frisbee είναι μια αεροτομή σε σχήμα διατομής, που μειώνει την οπισθέλκουσα και αυξάνει την ανύψωση στη συσκευή για να πετάξει.

Εν συντομία, αεροτομή είναι οποιαδήποτε δομή που χειρίζεται τη ροή της σε ένα ρευστό, όπως ο αέρας ή το νερό, για να δημιουργήσει μια αντίδραση. Για παράδειγμα, τα αεροπλάνα, το σώμα των ψαριών και τα φτερά των πουλιών είναι όλοι οι τύποι αεροτομών.

Η σχεδίαση αεροτομής βοηθά το frisbee να ελίσσεται σε ένα ρευστό (αέρα). Επίσης, η περιστροφή στο δίσκο προσδίδει γυροσκοπική σταθερότητα για ακρίβεια και θέση.

Αεροτομή που δείχνει διαφορική πίεση

Το χείλος σε ένα φρίσμπι προσθέτει καμπυλότητα στην αεροτομή όταν έρχεται σε επαφή με τον αέρα, δημιουργώντας διαφορικές πιέσεις μεταξύ του πάνω και του κάτω μέρους του δίσκου. Τα περισσότερα φρίσμπι έχουν ραβδώσεις στην επιφάνεια, γεγονός που δημιουργεί αναταράξεις στο ρεύμα αέρα, βοηθώντας τα να πετάξουν ακόμα πιο μακριά.

Μηχανική ενός φρίσμπι

Οι έννοιες της φυσικής που επιτρέπουν την ολίσθηση του frisbee είναι η αεροδυναμική ανύψωση και η γυροσκοπική σταθερότητα.

Αεροδυναμική δύναμη

Δύο αντιδραστικές δυνάμεις που δρουν σε οποιοδήποτε φρίσμπι είναι η δύναμη ανύψωσης και η δύναμη έλξης . Ο τρίτος παράγοντας στην επιτυχημένη πτήση ενός φρίσμπι είναι η γωνία εκτόξευσης.

ένα. Η δύναμη ανύψωσης είναι η δύναμη που αντιτίθεται στο βάρος του frisbee και κρατά τον δίσκο στον αέρα. Λόγω της καμπυλότητας του frisbee, η ταχύτητα του αέρα είναι μεγαλύτερη στην επάνω επιφάνεια και χαμηλότερη στην κάτω επιφάνεια.

Η Αρχή του Bernoulli δηλώνει ότι όταν η ταχύτητα ενός ρευστού αυξάνεται, η πίεσή του μειώνεται.

Έτσι, το πάνω μέρος του δίσκου υφίσταται χαμηλότερη πίεση, ενώ το κάτω μέρος υφίσταται υψηλότερη πίεση. Αυτή η διαφορική πίεση παρέχει ανύψωση στο δίσκο.

Αεροδυναμική δύναμη:Δύναμη ανύψωσης έναντι δύναμης έλξης (Πιστωτική φωτογραφία :Fouad A. Saad/Shutterstock)

σι. Η δύναμη έλξης είναι μια δύναμη αντίστασης που προκαλείται από την αλληλεπίδραση ενός στερεού σώματος με ένα ρευστό, όπως ένα υγρό ή αέριο. Δρα κάθετα στη δύναμη ανύψωσης και επιβραδύνει την κίνηση του δίσκου στον αέρα.

ντο. Γωνία εκκίνησης:Η γωνία με την οποία ρίχνεται το φρίσμπι θα επηρεάσει την ανύψωση, την έλξη και τον στροβιλισμό.

2. Γυροσκοπική σταθερότητα

Η περιστροφή του frisbee είναι κρίσιμη για την πτήση του. Χωρίς καμία περιστροφή, ένα φρίσμπι θα φτερούγιζε στο έδαφος. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται το σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνιακή του ταχύτητα, η οποία σταθεροποιεί το σώμα στη συγκεκριμένη θέση.

Περιστρεφόμενη αλλά σταθερή (Φωτογραφία:Jan Kalicak/Shutterstock)

Το Flight of the frisbee βρίσκεται στο χέρι που το τσακίζει

Η πτήση του frisbee στηρίζεται στον καρπό. Μια καλή κίνηση του καρπού παρέχει την απαραίτητη δύναμη ανύψωσης, περιστροφή και στροβιλισμό στο δίσκο, ώστε να μπορεί να πετάξει ευθεία και μακριά.

Τι είναι η ροπή;

Η ροπή είναι ισοδύναμη με δύναμη, αλλά κινείται σε έναν άξονα περιστροφής. Ρίχνουμε ένα φρίσμπι σε άξονα περιστροφής, όχι σε γραμμικό άξονα. Για την παροχή της δύναμης που εφαρμόζεται από τον πήχη που συγκρατεί το φρίσμπι, χρησιμοποιείται ο αγκώνας στον άξονα περιστροφής. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η δύναμη που ασκείται μετατρέπεται σε ροπή .

Ροπή =Δύναμη x Μήκος

Βιομηχανική μιας ρίψης

Η μηχανική του ανθρώπινου σώματος παρέχει ταχύτητα σε ένα frisbee μέσω της ροπής, όχι μέσω της γραμμικής δύναμης. Οι υψηλές ταχύτητες δημιουργούνται περιστρέφοντας το σώμα σε ένα σημείο αγκύρωσης για να δημιουργήσουν υψηλή περιστροφική επιτάχυνση.

Ένα χέρι είναι καλύτερο από δύο

Μια προσπάθεια από μόνος του (Φωτογραφία :Ljupco Smokovski/Shutterstock)

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα σε μια ρίψη ενός φρίσμπι με ένα χέρι:

• Όσο μεγαλύτερη είναι η ορμή της ρίψης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που διανύει το φρίσμπι. Το ανθρώπινο σώμα παρέχει τις μεγαλύτερες ταχύτητες μέσω της ροπής, αντί της γραμμικής δύναμης. Για μεγαλύτερη ροπή, το σώμα πρέπει να περιστρέφεται σε ένα σημείο αγκύρωσης. Η αποτελεσματική χρήση ολόκληρης της δύναμης του σώματος μπορεί να επιτευχθεί με ρίψη με το ένα χέρι, καθώς παράγει υψηλότερη ροπή, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη περιστροφική επιτάχυνση. Όλοι αυτοί οι παράγοντες υποδηλώνουν τη χρήση του ενός χεριού όταν ρίχνετε ένα φρίσμπι.
• Όταν ρίχνουμε ένα φρίσμπι με δύο χέρια, η δύναμη που προκύπτει στο φρίσμπι είναι μικρότερη από τη δύναμη που ασκείται όταν ρίχνουμε μόνο με το ένα χέρι!

Το άνοιγμα των φτερών προσθέτει στη ροπή

Το άνοιγμα των φτερών είναι το μήκος από το ένα άκρο στο άλλο των χεριών ενός ατόμου παράλληλα με το έδαφος σε γωνία 90° ως προς το ύψος των ώμων. Το άνοιγμα των φτερών παίζει σημαντικό ρόλο σε όλα τα αθλήματα, από το μπέιζμπολ και το κρίκετ μέχρι το φρίσμπι και τα βελάκια.

Όταν ρίχνουμε ένα φρίσμπι με το ένα χέρι, η ροπή είναι μεγαλύτερη λόγω του μεγαλύτερου ανοίγματος των φτερών. Όσο μεγαλύτερη είναι η ροπή, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνιακή επιτάχυνση. Όταν χρησιμοποιείτε δύο χέρια, ωστόσο, το άνοιγμα των φτερών σας μειώνεται, επομένως μειώνεται η ροπή.

Για παράδειγμα, αν δύο παίκτες με διαφορετικά μήκη χεριού ρίξουν ένα φρίσμπι με την ίδια δύναμη, αυτός με το μακρύτερο χέρι θα παράγει περισσότερη ροπή και περισσότερη γωνιακή επιτάχυνση και, επομένως, θα πετύχει μεγαλύτερη απόσταση.

Συμπέρασμα

Το Frisbee είναι μια αεροτομή που συμπεριφέρεται παρόμοια με ένα αεροσκάφος. Ο σχεδιασμός του δίσκου, η αεροδυναμική δύναμη και η γυροσκοπική δύναμη οδηγούν το φρίσμπι στην καταπολέμηση της βαρύτητας. Η γωνία εκτόξευσης είναι επίσης κρίσιμη για την πτήση του frisbee. Ο δίσκος μπορεί να γλιστρήσει σε μεγάλη απόσταση όταν εκτιναχθεί με το ένα χέρι και όχι με τα δύο χέρια. Η παραγόμενη ροπή εξαρτάται από το άνοιγμα των φτερών του ατόμου, το οποίο είναι μεγαλύτερο όταν ο δίσκος εκτινάσσεται με τον ένα βραχίονα και όχι με τα δύο χέρια. Έτσι, την επόμενη φορά που θα προτείνετε ένα παιχνίδι frisbee με τους φίλους σας, θυμηθείτε απλώς την ποσότητα της φυσικής που εμπλέκεται στο άθλημα!