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為什么棒球中的指叉球會(huì)在擊球手的身前下落？據(jù)說(shuō)其中原理與改善汽車的油耗性能有關(guān)。
我們采訪了豐田硬式棒球部“RED CRUISERS”的王牌——嘉陽(yáng)宗一郎投手。原屬中日龍隊(duì)的吉見一起先生曾評(píng)價(jià)這位投手的實(shí)力“足以與職業(yè)球員相媲美”，讓我們一起來(lái)看看他實(shí)際投球的表現(xiàn)。
但這與汽車油耗有什么關(guān)系呢？
要搞懂“指叉球?yàn)楹螘?huì)下落”這個(gè)問(wèn)題，首先需要理解“為什么直線球不會(huì)下落”。
毋庸置疑，地球上的物體會(huì)由于重力的影響而向下墜落。因此，其實(shí)不受重力影響的直線球更容易令人印象深刻。
假設(shè)球受到的唯一作用力是重力，那么從投手丘以144km/h的速度投出的球在到達(dá)捕手位置時(shí)應(yīng)該已經(jīng)下落了1米。
然而，堪稱“筆直而來(lái)”的直線球的運(yùn)動(dòng)軌跡并非如此。
接下來(lái)讓我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的案例來(lái)探尋其中原理。
各位可能見過(guò)水龍頭里流出的水會(huì)沿著勺子的曲面彎曲下落，并且沒有飛濺出來(lái)的現(xiàn)象。
這是因?yàn)樗⒖諝舛加醒刂鴫Ρ诒砻媪鲃?dòng)的趨勢(shì)。
如果我們把圖中的這一原理放到球上來(lái)看，那向左投擲的球就會(huì)受到向右的風(fēng)的影響。如下圖中紅色箭頭所示，氣流上下分開，沿著球的曲面流動(dòng)。
如果不考慮球自身旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響，那么上下的力是平衡的。然而，如下圖中紫色箭頭所示，實(shí)際上直線球會(huì)受到后旋力的影響。
受后旋力影響，球的上側(cè)會(huì)產(chǎn)生更多氣流，從而產(chǎn)生浮力，使直線球飛在空中的距離更長(zhǎng)。
那么嘉陽(yáng)宗一郎選手對(duì)于自己投出的球的旋轉(zhuǎn)情況有多大程度上的認(rèn)知呢？
嘉陽(yáng)
與學(xué)生時(shí)代不同，自從加入豐田的棒球部后，我們就可以使用專門的測(cè)量設(shè)備了。我可以清楚看到球的“旋轉(zhuǎn)數(shù)”和“旋轉(zhuǎn)軸”以及與軌跡變化相關(guān)的“旋轉(zhuǎn)效率”，并利用這些信息來(lái)改進(jìn)自己的投球技術(shù)。
之前為了接受豐田生產(chǎn)方式的培訓(xùn)，我參觀過(guò)豐田的工廠，學(xué)到了很多關(guān)于在汽車制造一線進(jìn)行改善的方法，并將原理活用到了棒球運(yùn)動(dòng)中。
那么，指叉球?yàn)楹螘?huì)在擊球手的身前下落呢？
直線球的轉(zhuǎn)速一般約為2200轉(zhuǎn)/分，指叉球的轉(zhuǎn)速為其一半。
嘉陽(yáng)
在今年的城市棒球大賽上，我的直線球創(chuàng)下了2707轉(zhuǎn)的記錄。對(duì)我來(lái)說(shuō)是這次大賽上最好的一球。
直線球和指叉球不同的轉(zhuǎn)速，會(huì)有什么影響呢？請(qǐng)看下方視頻。
指叉球因其轉(zhuǎn)速更低，受到的向上拉的浮力也更小，比起直線球，受重力影響更大，因而很快就會(huì)下落。
*所謂的二縫線速球、四縫線速球，投球手的握法也會(huì)導(dǎo)致球運(yùn)動(dòng)的變化，本文不做過(guò)多說(shuō)明。
后文將請(qǐng)到某位前職業(yè)棒球選手，為我們介紹“讓他備受沖擊的指叉球”。此外，實(shí)際上汽車的某個(gè)設(shè)計(jì)，也會(huì)對(duì)油耗產(chǎn)生影響，讓我們一同來(lái)揭秘吧！
RED CRUISERS的細(xì)山田武史教練曾作為捕手活躍在職業(yè)棒球的世界，他為我們介紹了他人生中見過(guò)的最令人驚嘆的指叉球。
細(xì)山田
千賀滉大投手效力于紐約大都會(huì)隊(duì)，他投出的指叉球可不一般。
他還在福岡軟體銀行鷹隊(duì)時(shí)，我和他曾是一對(duì)投手與捕手的拍檔。他投出的指叉球，球速不輸直線球，而且球到了棒球本壘附近就會(huì)“咣啷！”急速落下。由于球的運(yùn)動(dòng)變化太急促，我必須拼盡全力才能保證不漏接（笑）。
肉眼看不見的空氣流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響。這句話同樣適用于“油耗低的車”。
這背后有很多冷知識(shí)想教給大家。只需2分鐘左右，就能知曉汽車的空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)。放輕松，讓我們一起來(lái)看看吧。
在設(shè)計(jì)汽車時(shí)，設(shè)計(jì)師們會(huì)考慮車身形狀和空氣動(dòng)力零部件等對(duì)空氣阻力的影響。
汽車的空氣阻力有兩種。其實(shí)很簡(jiǎn)單，請(qǐng)想象一下“翻過(guò)來(lái)的傘”和“滑梯”。
就像滑梯一樣，空氣與接觸面（指車身表面）之間產(chǎn)生的是“黏性阻力”。
汽車在行駛時(shí)，不斷與空氣碰撞。因此，車身的表面積越小，摩擦面越小，油耗也就越低。
接著我們來(lái)介紹壓差阻力，類似于傘在強(qiáng)風(fēng)中翻過(guò)來(lái)，與空氣移動(dòng)逆向移動(dòng)時(shí)，就會(huì)受到“壓差阻力”。
這也是讓油耗變差的主要原因之一，我們用一小段童真有趣的動(dòng)畫進(jìn)行簡(jiǎn)單明了的說(shuō)明。
車身前部與空氣碰撞形成“高壓”，后部又會(huì)產(chǎn)生類似于臺(tái)風(fēng)的渦流，形成“低壓”。這個(gè)壓力差越大，油耗就會(huì)越大。
也就是說(shuō)，如果氣流能沿著車身表面流動(dòng)而不剝離，干凈利落地流動(dòng)到后部，就能讓油耗變小。
我們經(jīng)常看到的汽車的形狀，對(duì)解決這些問(wèn)題起到了一定的作用。來(lái)看看具體的例子，或許從今天開始，各位讀者對(duì)汽車外觀的看法會(huì)有所改變。
首先，請(qǐng)看汽車側(cè)面部分的結(jié)構(gòu)。大家一定見過(guò)這些凹凸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)吧。
當(dāng)氣流遇到這些凹凸不平的地方，速度慢的氣流便會(huì)向遠(yuǎn)離車身的外側(cè)流動(dòng)，速度快的氣流則會(huì)向車身表面方向移動(dòng)。如此一來(lái)，氣流不會(huì)從車身上剝離，也就不會(huì)產(chǎn)生大的渦流，有益于減少油耗。
同樣，防止大渦流產(chǎn)生的另一個(gè)結(jié)構(gòu)就是后擾流板。讓我們通過(guò)解析視頻來(lái)了解一番吧。
之所以后擾流板能夠起到降低油耗的作用，其原因是將渦流產(chǎn)生的點(diǎn)移動(dòng)到了車后方更遠(yuǎn)的地方。順帶一提，運(yùn)動(dòng)車型的后擾流板除了會(huì)起到“渦流后置”效果外，還考慮到了下壓力產(chǎn)生的問(wèn)題，以及提高了操控穩(wěn)定性。
在本期時(shí)報(bào)介紹前，可能很多讀者會(huì)認(rèn)為這些凸起只不過(guò)是為了美觀而進(jìn)行的設(shè)計(jì)吧。但其實(shí)它們更重要的目的是減少空氣阻力。像這些不易察覺的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，其實(shí)在平日里大家經(jīng)常乘坐的汽車身上還有很多。
就像本篇報(bào)道一般，豐田一直在以有趣、熱門的話題作為切入點(diǎn)，解說(shuō)一些較為難懂的技術(shù)，致力于讓更多人了解到“造物的樂(lè)趣”。
1949年，為推廣造物的樂(lè)趣，由豐田技術(shù)人員構(gòu)成的“豐田技術(shù)會(huì)”在公司內(nèi)部創(chuàng)辦了一本信息雜志?，F(xiàn)在，該雜志已轉(zhuǎn)型成為了面向會(huì)員開放的網(wǎng)絡(luò)雜志。
雜志特輯的內(nèi)容五花八門、風(fēng)趣幽默，如“從橄欖球賽中的鏟球聯(lián)想到的碰撞安全性問(wèn)題”“設(shè)想‘絕對(duì)能夠成功的車內(nèi)求婚’場(chǎng)景中，最受歡迎的商品是什么”等。
想要實(shí)現(xiàn)“制造更好的汽車”，勢(shì)必要面臨全新的挑戰(zhàn)、跨越一個(gè)個(gè)難題。但也正因?yàn)橐鎸?duì)的“題”越難，克服起來(lái)才越有樂(lè)趣。
這些從心底享受造物的技術(shù)人員們，現(xiàn)在也一定正在埋頭于各自的一線，制造著什么有趣的東西吧。
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