高尔夫球上面会有许多凹洞其实是自然演进的一个过程,最早的球是光滑的表面,但是大家却发现表面有裂痕的球可以飞的更远,于是球友们本能的开始致力于如何能打得更远这个基本问题 .
同时,一位空气动力学专家开始研究发现,这些裂痕其实是发挥了类似“涡流器”(turbulators), 空气动力学专家西蒙兹与资深科学家维勒克斯回答如下:
小凹洞可以减少空气的曳力并增加升力,让高尔夫球飞得更远。一颗表面平滑的高尔夫球,经职业选手击出后,飞行距离大约只是表面有凹洞的球的一半。
高尔夫产业的工程师及科学家研究球杆和球之间的撞击,以找出所谓发射条件。撞击通常只维持 1/2000 秒,它决定了球的速度、发射角以及自旋快慢。接着,球的飞行轨迹会受到重力以及空气动力学的影响。因此,空气动力学的最佳化设计(和小凹洞的图案设计有关)便成为关键。
空气对于任何在其中运动的物体(例如高尔夫球)都会施力。把你的手伸出行驶中的车外,可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部份:升力及曳力。曳力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上垂直于运动方向。
一颗高速飞行的高尔夫球,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,球的后方会有一个紊流尾流区,在此区域气流起伏扰动,导致后方的压力较低;尾流的范围会影响曳力的大小。小凹洞可使空气形成一层紧贴球表的薄紊流边界层,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,而减小尾流的范围。因此有凹洞的球所受的曳力约只有平滑圆球的一半。
大多数的高尔夫球有 300-500 个小凹洞,每个洞的平均深度约为 0.025 公分。曳力及升力对凹洞的深度很敏感:即使只有 0.0025 公分这么小的差异,也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹洞通常是圆形的,但其它的形状也可以有极佳的空气动力性能,例如 Callaway HX 系列高尔夫球,用的是六角形。
小凹洞也会影响升力。一个表面平滑的回旋球,会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹洞,它可以提供最佳的升力。