پژوهش جدید، راز گل نشدن ضربات پات گلف را فاش می‌کند

شوک شدیدی که با لب‌پر شدن یک ضربهٔ پات به ما وارد می‌شود، به قدری حواس ما را از واقعیت پرت می‌کند که بلافاصله و با تأسف مجبور به پذیرش امتیاز بوگی (bogey) می‌شویم، در حالی که حس می‌کنیم لیاقتمان امتیاز پار (par) بوده است. این وضعیت باعث می‌شود که اکثر ما هرگز زحمت پرسیدن یک سؤال کاملاً طبیعی را به خود ندهیم:

واقعاً چه اتفاقی افتاد؟

همانطور که مشخص شده، لب‌پر شدن توپ‌ها درسی عالی از فیزیک رازآلود به ما می‌دهند و این موضوع در پژوهش جدیدی به نام «مکانیک لب‌پر شدن در گلف» که این هفته در ژورنال Royal Society Open Science منتشر شد، به اثبات رسیده است.

نویسندگان این مقاله، جان هوگان و مِیت آنتالی، بسیار بیشتر از هر کسی که یک پاتر اسکاتی کمرون (Scotty Cameron) در دست می‌گیرد، از ریاضی و فیزیک سر در می‌آورند و در کار اخیرشان، نیروهای درگیر در لحظه‌ای را تحلیل کرده‌اند که یک ضربهٔ پات به لبهٔ حفره نزدیک می‌شود، با آن تماس پیدا می‌کند و گاهی به نظر می‌رسد که جاذبه را به چالش می‌کشد.

به زبان ساده، ضربهٔ پات شما تحت تأثیر نیروهای مختلفی مانند سرعت و حرکت زاویه‌ای قرار دارد که نتیجهٔ نهایی را بر اساس محل ورود توپ به حفره تعیین می‌کنند. هوگان و آنتالی محوطهٔ حفرهٔ گلف را به بخش‌هایی تقسیم کرده و دریافتند که رفتار قابل پیش‌بینی توپ گلف روی لبهٔ مطلق حفره و ناحیهٔ درست زیر آن، دو نوع متمایز از لب‌پر شدن را ایجاد می‌کند:

– لب‌پر شدن از لبه (Rim lip out)

– لب‌پر شدن از حفره (Hole lip out)

لب‌پر شدن از لبه بسیار رایج‌تر است، زیرا انتظار می‌رود لب‌پر شدن از حفره تنها زمانی رخ دهد که مرکز ثقل توپ (مرکز آن) به زیر سطح زمین برود، یعنی زمانی که توپ شروع به ناپدید شدن در حفره می‌کند. البته این اتفاق می‌افتد، اما همانطور که در ادامه توضیح خواهیم داد، نه چندان زیاد.

بخشی از این پژوهش که به نظر می‌رسد درک آن ساده‌تر است، در قالب دو نمودار بالا ارائه شده است. در نمودار سمت چپ، منحنی‌های رنگی سرعت (محور y) را در برابر موقعیت نسبت به لبهٔ حفره (محور x) نشان می‌دهند. هر چیزی بالای منحنی آبی، با سرعتی کافی حرکت می‌کند که توپ تماس خود را با لبهٔ حفره از دست داده و داخل آن می‌افتد. هر چیزی زیر منحنی آبی، تماس خود را با لبه حفظ می‌کند – حتی برای لحظه‌ای کوتاه – و مستعد لب‌پر شدن خواهد بود.

در نمودار سمت راست، تصویری واضح‌تر برای کسانی که حسابان پیشرفته نخوانده‌اند، ارائه شده است. شما نواحی شماره‌گذاری شده ۱، ۲، ۳ و ۴ را می‌بینید. انتظار می‌رود ضربات پاتی که در شرایط ناحیهٔ ۲ قرار دارند، داخل حفره بیفتند؛ احتمالاً به این دلیل که سرعتشان بیش از حد زیاد نیست و/یا به مرکز حفره (به جای لبه) نزدیک‌تر می‌شوند. اما در ناحیهٔ ۳ – با سرعت بیشتر و نزدیک‌تر به لبه – باید منتظر یک «لب‌پر شدن از لبه» بود.

نویسندگان با فرض حرکت بدون چرخش (اسپین) به این نتایج رسیده‌اند، که منطقی به نظر می‌رسد زیرا بیشتر ضربات پات در نزدیکی حفره به صورت مستقیم و بدون چرخش جانبی غلت می‌خورند. این مطالعه از اصطلاحات پیچیده‌ای مانند «جداکننده» (separatrices)، «انرژی پتانسیل»، «اصطکاک خشک» و موارد دیگر استفاده می‌کند که شاید برای شما معنای زیادی نداشته باشد، اما همین مفاهیم ما را به دشوارترین بخش نمودار می‌رساند: ناحیهٔ ۴.

بدون وجود چرخش، در ناحیهٔ ۴ تقریباً همیشه توپ‌ها داخل حفره می‌افتند – عمدتاً به این دلیل که عمق یک حفرهٔ استاندارد حدود ۱۰ سانتی‌متر است – اما از آنجایی که ممکن است با رسیدن توپ به لبهٔ حفره، شروع به چرخیدن و افتادن کند، چرخش جانبی (اسپین) ایجاد می‌شود. ضرباتی که با شرایط خاصی حرکت می‌کنند، می‌توانند باعث شوند توپ به زیر خط افق زمین برود و از آن چرخش برای رسیدن به حالت گام صفر (در این مورد، توقف حرکت به سمت پایین) استفاده کند و در نتیجه به دور حفره چرخیده و به زودی به بیرون پرتاب شود.

دقیقاً در ناحیهٔ ۴ است که یک توپ می‌تواند حرکتی «پاندول‌مانند» را تجربه کرده و دور دیوارهٔ حفره بغلتد. این پدیده نادر است، اما هوگان و آنتالی آن را «توپ‌های گلف مرگبار» نامیده‌اند: بدترین کابوس برای گلف‌بازانی که برای کسب امتیاز تلاش می‌کنند. (برای درک بهتر، این ویدیو را تماشا کنید.) هر چقدر هم که این نام دراماتیک به نظر برسد، صرفاً اشاره‌ای است به حالت پایدار حرکتی که در نمایش معروف سیرک به نام «دیوار مرگ» نیز دیده می‌شود؛ جایی که موتورسواران به ظاهر عمود بر زمین با سرعت حرکت می‌کنند و از نیروهای زاویه‌ای برای حفظ تعادل در یک محفظهٔ بسته استفاده می‌کنند. (بله، این یعنی شما یک نام جدید برای بدترین لب‌پر شدن‌هایی که تا به حال دیده‌اید، پیدا کرده‌اید – فقط مطمئن شوید که آن را به درستی استفاده می‌کنید. این اتفاق اغلب رخ نمی‌دهد!)

اکنون زمان آن است که به نکتهٔ مهمی اشاره کنیم: زمین گلف در خلأ وجود ندارد. این مدل‌ها بر اساس اشکال استاندارد روی یک فایل PDF تعیین شده‌اند، نه بر اساس پستی و بلندی‌ها و ساختارهایی که در فضای باز با انواع مختلف چمن، سطوح رطوبت و شرایط آب و هوایی می‌یابیم. هر یک از این عوامل می‌تواند بر تمایل یک ضربهٔ پات برای افتادن در حفره یا شانه خالی کردن از این مسئولیت و بیرون پریدن از آن تأثیر بگذارد. و این فقط تأثیرات مادر طبیعت است. همیشه برش داخلی کاپ پلاستیکی سخت داخل حفره نیز وجود دارد که همیشه کاملاً عمود بر سطح چمن قرار نگرفته است.

افسوس، چه این مطالعه معما را حل کرده باشد و چه نه، همیشه یک نتیجه‌گیری نهایی وجود دارد که همهٔ ما می‌توانیم بر سر آن توافق کنیم: هرچه ضربهٔ پات شما بیشتر به سمت مرکز حفره حرکت کند، بهتر است. زیرا لبهٔ حفره درس‌های سختی به ما می‌دهد.

برای خواندن کل این پژوهش، اینجا کلیک کنید.