En oväntad vridning från en fyrsöm eller en tvåsidig snabbboll kan göra skillnad i ett basebollag som vinner eller förlorar World Series. Dock, "några förklaringar om de olika ställningarna är helt felaktiga, "sa Barton Smith, en professor i maskin- och rymdteknik vid Utah State University som anser sig vara ett stort fan av spelet.

Han och hans doktorand, Nazmus Sakib, utför experiment för att förklara hur basbollar rör sig. Sakib och Smith kommer att presentera sina resultat vid American Physical Society's Division of Fluid Dynamics 71:a årsmötet, som kommer att äga rum 18-20 november på Georgia World Congress Center i Atlanta, Georgien.

En baseboll är asymmetrisk på grund av figur-åtta sömmar, och hur en baseboll rör sig genom luften beror på graden och riktningen på dess snurr och dess orientering när handen släpper den. Magnus -effekten, eller kraften på ett snurrande föremål som rör sig genom en vätska som luft, skjuter i den riktning som bollens framsida snurrar. Så det får en boll med toppsnurr att sjunka och en boll med backspin för att få lite lyft - tillräckligt för att bromsa fallet, men inte tillräckligt för att övervinna gravitationen.

Detta välstuderade fenomen påverkar de flesta banor utom den praktiskt taget snurrfria knogbollen, som grips med tummen och fingertopparna. Snabbbollen med två sömmar, som greps av mitt- och pekfingret längs sömmarna, verkade också bete sig på ett sätt som inte förklaras av Magnus -effekten.

Sakib och Smith fokuserar på dessa två platser, som påverkas av andra krafter än Magnus -effekten. I deras studie, forskarna satte upp en pitchmaskin som slänger fastballs och knuckleballs genom en rökig väg. Automatiska fotografier, utlöses av lasersensorer, tog två bilder av bollen och rök efter släpp. Sedan, med hjälp av en teknik som kallas partikelbildshastighet, Sakib och Smith spårade rökpartiklarnas rörelser för att beräkna hastighetsfältet runt bollen och riktningen för den roterande luften vid en given plats.

Sedan, de beräknade "gränsskiktsseparationen" genom att identifiera de delar av bollens yta där luftskiktet som omger bollen hade separerats för att bilda kölvattnet. Medan gränsskiktsseparationen varierar annorlunda för de två snabbbollsplanerna när bollen roterar, nettoeffekten är densamma.

Sakib och Smith fann att tonhöjden har en lutad snurraxel på grund av att ett finger lämnar sömmen före det andra, vilket kan få bollen att röra sig i sidled, till skillnad från en fyrsidig fastboll. När det gäller knuckleball, separationspunkten kan förändra midflight, vilket får bollen att slumpmässigt flytta riktningar.

Smith hoppas nu på att få träffa en major league pitcher som vill använda det vi har lärt oss genom flytande dynamik för att kasta en bättre pitch.