在空气当中，为什么表面粗糙的小球比表面光滑的小球运动的距离更远

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  悠然天龙r 2013-01-08 00:00:00

  我是学飞行器设计的，我从空气动力学的角度给你分析。首先，流动分为层流和湍流两种，层流的摩擦阻力要远小于湍流的摩擦阻力。然后，由于流体的流动有粘性，因此流体在一定程度上可以附着在物体表面。但是由于粘性不够，当流动到一定程度上流动就会发生分离，形成一个逆压梯度区，使得物体前面的压强要大于后面的压强，形成一个压力差，这叫压差阻力。由于湍流的粘性要大于层流，因此湍流的分离要比层流靠后，使得湍流后部的压力较大，这样的话压差阻力就会小一点。总的来说，物体的阻力包含摩擦阻力以及压差阻力，当然还有其他阻力，比方说诱导阻力、干扰阻力等，这里不予考虑。虽然光滑小球的摩擦阻力要小于粗糙小球，但压差阻力可能会大于粗糙小球，这样就有可能出现在一定的雷诺数下，粗糙小球的总阻力要小于光滑小球。阻力小了，距离就远了。

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  天*南靖真 2009-09-10 00:00:00

  高尔夫球的表面有许多凹洞，有何作用呢? 事实上，本来球是圆滑没有凹洞的，在偶然中，发现有凹洞的球居然比表面圆滑的球飞的更远.依数据显示，例如:以现状的高尔夫球能打二百公尺远的人，以同样的方式来打表面圆滑的球，仅达四十公尺.弄成凹洞状的另一理由是，可因旋转产生升力(lift). 那么，为什么有凹洞的飞得远?而表面圆滑的本来以为空气阻力较小，好像会飞的较远的，怎么会相反的呢?将高尔夫球置于空气气流中，一定为一层薄薄的界面层所包围.此时，圆滑的球，其空气界面层容易剥离，而在球后方产生空气漩涡，使后方压力降低，球前方压力较，所以因压力差导致球速下降.相对地，有凹洞的球，因界面层不易剥离，球后方之力下降不多，使得球飞得较远. 还有一个长一点的解释版本: 高尔夫球表面之所以设计有许多小凹坑，其目的是让高尔夫球飞得更远。统计发现，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坑的高尔夫球的一半。 为了找出Z佳发射条件，高尔夫产业的工程师和科学家对球杆和球之间的撞击进行了深入的研究。撞击通常只维持1/2000秒，它决定了球的速度、发射角以及球体的自旋速度。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Z佳化设计便成为让高尔夫球飞得远的关键。 空气对于任何在其中运动的物体，包括高尔夫球，都会施加作用力。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分：升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反，而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力，增加球的升力。 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。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来，尾流范围越小，球体后方的压力就越大，空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层，使得平滑的气流顺着球形多往后走一些，从而减小尾流的范围。因此，有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。 小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球，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坑，它可以提供Z佳的升力。 大多数的高尔夫球有300～500个小凹坑，每个坑的平均深度约为0.025厘米。阻力及升力对凹坑的深度很敏感：即使只有0.0025厘米这么小的差异，也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹坑通常是圆形的，但其他的形状也可以有的空气动力性能，例如某些公司生产的高尔夫球采用的是六角形

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