Was fliegt weiter, ein Fußball oder ein Fußball, wenn er geworfen wird?

Ich habe kürzlich diese Frage beantwortet: Laminare versus turbulente Strömung , und sie veranlasste mich, an die folgende Situation zu denken.

Angesichts der Tatsache, dass ein (amerikanischer) Fußball zwischen 400 und 430 Gramm wiegt und ein Fußball (nach den FIFA-Regeln) in der gleichen Gewichtsklasse liegt, 410 bis 450 Gramm, der weiter fliegt, wenn er unter den gleichen Bedingungen geworfen wird?

Ich gehe davon aus, dass beide das gleiche Gewicht haben, sagen wir 420 Gramm, und beide im gleichen Winkel, sagen wir 45 Grad, von einer Maschine, die beiden die gleiche Anfangsgeschwindigkeit verleiht, in die Luft geschossen werden. Es ist auch kein Spin beteiligt, obwohl es interessant wäre zu sehen, wenn der Fußball sich drehen dürfte, würde das den Luftwiderstand aufgrund der planaren Oberflächen, aus denen er besteht, und der regelmäßigen Grate zwischen den Paneelen verringern?

Ich gehe davon aus, dass es keinerlei Drehung und dieselbe "Flugbahn" gibt, aber alle Antworten, die realistischere Situationen beinhalten, werden begrüßt. Es ist der Unterschied im Luftwiderstand, an dem ich anfangs interessiert war, aber jede Antwort, die die Realität auf das Problem anwendet, wird geschätzt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bitte ignorieren Sie die im Bild gezeigten relativen Größen, da diese zufällig ausgewählt werden.

Im professionellen Spiel hat der Fußball eine lange Achse von 28 cm, einen langen Umfang von 71 cm und einen kurzen Umfang von 53 cm. Der Fußball hat einen Durchmesser von 22 cm und einen Umfang von 70 cm.

Ich vermute aufgrund seiner Form eher den Fußball als den Fußball, und wenn ja, kann die zusätzliche Entfernung geschätzt werden?

Mir ist klar, dass dies im Vergleich zu den meisten hier eingegangenen Fragen eine Frage vom Typ "Neuheit" ist, aber ich denke, dass möglicherweise einige interessante Physik im Zusammenhang mit der Fluiddynamik beteiligt sind.

Spin auf einen der beiden Bälle zu legen, kann die Aerodynamik verbessern, dh den Vorwärtswiderstand verringern. Aber in typischer Physics 101-Manier "gehen Sie von vollkommen glatten Oberflächen und gleichmäßiger Dichte aus", und die Tatsache, dass der Eierball weniger vordere Oberfläche aufweist, deutet darauf hin, dass er weitaus weniger Luftwiderstand haben wird.
@CarlWitthoft Mein Bild ist irreführend und deutet darauf hin, dass der Fußball viel größer ist, aber ich werde versuchen, die Abmessungen für den Beitrag zu erhalten. Ich wäre überrascht, wenn der Fußball nicht weit voraus wäre, danke.
@AcidJazz Aber ist die Flugbahn des Fußballs ohne Rotation stabil?
@Bernhard Ich gehe davon aus, dass es keinerlei Drehung und dieselbe "Flugbahn" gibt, aber ich werde den Beitrag ändern, um Ihren Kommentar widerzuspiegeln, danke.

Antworten (2)

Die Widerstandskraft eines American Football liegt im Bereich eines Koeffizienten von 0,05 bis 0,06. Wenn sich der Fußball dreht, ist der Luftwiderstand etwas geringer.

Der Widerstand eines FIFA-Fußballs beträgt einen Koeffizienten von 0,25.

Der Fußball soll weiterreisen. Der Durchmesser eines NFL Footballs beträgt etwa 17,3 Zentimeter. Der Durchmesser eines FIFA-Fußballs beträgt etwa 22 Zentimeter. Die größere Querschnittsfläche des Fußballs erzeugt einen dickeren Sog und mehr Luftwiderstand, wie Sebastian Riese in seinem Kommentar betont.

Der Hauptunterschied zwischen den Bällen, der weniger Luftwiderstand beim NFL-Fußball erzeugt, ist die Form. Die Spur des NFL-Fußballs ist erheblich dünner als die des Fußballs, was größtenteils auf die Form des Balls zurückzuführen ist. Schiffsrümpfe beispielsweise sind unterhalb der Wasserlinie zum Heck hin wie ein Fußball geformt, um eine laminarere Strömung zu ermöglichen, da sich die Grenzschicht von der Rückseite des Rumpfes ablöst. Die laminare Strömung erzeugt einen dünneren Nachlauf, der weniger turbulenten viskosen Widerstand erzeugt.

Außerdem ist die Fläche (senkrecht zur Strömung) des letzteren größer.

Hmmm - die obigen Antworten gehen davon aus, dass der American Football (ich bin Brite) oder der Rugbyball (sie haben ähnliche Formen) im Flug nicht zu taumeln beginnen. Jeder Rugbyspieler weiß, wie man einen Spin-Pass wirft – dh dem Ball Spin um die Längsachse verleiht, während der Ball in Richtung der Längsachse geworfen wird, um sicherzustellen, dass der Pass richtig bleibt – im Grunde die Funktion des Gewehrs in der Artillerie nachahmt. Soweit ich das Quarterback-Spiel im American Football gesehen habe, werden ihre Pässe ähnlich geworfen – allerdings mit einer Hand.

Der Vergleich der Distanz von Punts im Rugby und Association Football führt mich zu der Frage, ob der Football weiter fliegt – aufgrund der Auswirkungen des Sturzes sind die Beweise jedoch nicht schlüssig. Es gab Fußballtore, die von Torhütern aus Punts erzielt wurden – der erste Abpraller landete in der Nähe des gegnerischen Strafraums – diese Distanz für einen Torhüter ist relativ alltäglich und beträgt etwa 70 m. Beim Rugby ist eine ähnliche Entfernung von 22 m zu Hause zur 22-m-Linie des Gegners – ein Rugbyspieler, der von innerhalb seiner 22-m-Linie tritt, um den gegnerischen 22-m-Bereich zu berühren, wäre ein großer Vorteil – und ist meiner Erfahrung nach ungewöhnlich. Die Entfernung könnte hier etwa 70 m betragen (60 m von 22 auf 22 + ein Zusatz für das Crossfield-Element des Kicks. Die Art des Spiels wäre, dass ein solcher Kick darauf abzielt, zwischen 22 m und dem Tor aus dem Spiel zu gehen. Die Spielregeln machen es weniger wahrscheinlich, dass der Kick von außerhalb der 22-Meter-Linie erfolgt. Rugbyspieler setzen regelmäßig Tritte aus der eigenen Hälfte ein, um "Elfmeter" zu erzielen, ~60 m. Im Gegensatz zu Gridiron - Rugby- und Fußballfelder haben keine definierten Längen ~ 100 m innerhalb eines Spielraums ist die Regel für beide Sportarten.

Ich bin mir sicher, dass einige Statto Entfernungen für die längsten Punts im Gridiron haben werden - ich nicht.

Zusammenfassend - lange Tritte sowohl im Fußball als auch im Rugby sind ~70 m - und werden von demselben Gerät, dem menschlichen Fuß, vermittelt. Es wäre interessant, einige schlüssigere Beweise zu sehen - aber das würde Experimente erfordern.

Die längsten Field Goals in der Geschichte der NFL waren 60 bis 63 Yards lang. Wenn Sie weitere 10 Fuß hinzufügen, nachdem der Ball die Querlatte überquert hat, beträgt die Gesamtstrecke etwa 60 Meter. Im Vergleich zu diesen Entfernungen müssen NFL Field Goals durch ein relativ schmales Pfostenpaar gehen. Diese Tatsache sowie verschiedene andere Regeln raten davon ab, sehr lange Field Goals zu versuchen. Das längste Field Goal der NFL wurde übrigens mit einem halben menschlichen Fuß geschossen.
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