Fizik

Golf Topunun Üzerinde Neden Çukurlar Vardır?

Golf topunun üzerinde çukurlar olmasının nedeni, bir doğal seçilim hikayesidir. Başlangıçta, golf topları pürüzsüzdü. Ancak golfçüler zamanla bu topların performansının eskimiş toplara oranla çok daha düşük olduğunu fark ettiler. Sonunda da golf meraklıları, golf sahasında onlara avantaj sağlayan şeyi tercih ettiler. İşin içine mühendislerin yaptığı hesaplamalar karıştı. Sonucunda da golf topları bugünkü formunu aldı.

Günümüzde bir golf topunun resmi maçlarda ve turnuvalarda kullanılabilmesi için belirli kriterleri karşılaması gerekir. Bu top 4,27 santimetre çapında olmalı ve maksimum ağırlığı 45,93 gramı geçmemelidir. Ayrıca yüzeyinde bir dizi girinti veya “çukur” olmalıdır. Aslında bu sayı bile bellidir. Büyüklüğe göre değişse de standart bir golf topunda tam olarak 336 tane çukur bulunur. İlk iki gereklilik tamamen mantıklı görünse de, çoğu insana biraz tuhaf gelen sonuncusu olur.

Yüzyıllar önce golf topları ahşap veya kauçuktu ve başta da söylediğimiz gibi tamamen pürüzsüz yüzeyleri vardı. Ancak zaman içinde golf topunun üzerindeki çukurların hız ile bağlantısı olduğu fark edilince tasarım değişikliğine gidildi. Gerçekten de yüzeyi çukurlu olan golf topları, yüzeyi pürüzsüz olanlara göre neredeyse iki kat daha uzak mesafeye ulaşabilir. Ancak, çukurlu toplar neden pürüzsüz olanlardan daha hızlı hareket eder? Hadi bulalım.

Standart toplarda çukurlar daire şeklindedir, ancak son zamanlardaki bazı golf toplarının altıgen şeklinde çukurları vardır. Bunun nedeni altıgen biçimli çukurların golf topunun yüzeyini daha fazla kaplaması ve bunun sonucunda da çukur sayısının yani hızın artmasıdır. Bu çukurlar aslında aerodinamik bir amaca hizmet ediyor.

Golf Topunun Üzerindeki Çukurların Hız ile İlişkisi Nedir?

Havada hareket eden her şey bir dizi kuvvetle karşı karşıyadır. Bir golf topunun daha ileriye gidebilmesi için ona etki eden kaldırma kuvvetini arttırmanız ve sürtünme kuvvetini azaltmanız gerekir. Topa vurduğunuz anda top havaya uçar ve ön tarafından geriye doğru bir hava akışı başlar. Top çok yüksek bir hızda hareket ettiğinden, hava akışındaki dalgalanma nedeniyle hava basıncının düşük olduğu bölgede bir türbülans bölgesi oluşur.

Pürüzsüz golf topunda oluşan hava akışı. Kaynak: https://www.scienceabc.com/

Yukarıdaki resimde de görebileceğiniz gibi, topun ön kısmı ile temas eden hava, arka tarafta hızla ayrılır. Bunun sonucunda da topun arkasında çok daha geniş bir boşluk oluşur. Büyük bir boşluk daha fazla düşük hava basıncı anlamına gelir. Bu da daha güçlü bir sürtünme kuvveti demektir. Ancak çukurlu bir topta hava akışı büyük ölçüde değişir. Hava küçük çukurlara girip çıkar, böylece topun arka tarafına doğru ayrışmadan önce topun yüzeyi üzerinde hareket ederek yavaşlar.  

Çukurlar içeren golf topunda oluşan hava akışı. Kaynak: https://www.scienceabc.com/

Bu nedenle, topun arkasında çok daha küçük bir alan oluşur. Bu da sürtünmeyi, yani topun geriye doğru çekilmesini azaltır. Sonucunda da daha uzak mesafelere gider.

Çukurlu bir golf topu aynı zamanda topun havalanması esnasında da önemli bir avantaj sağlar. Backspin, topa vurulduktan sonra geriye doğru dönecek şekilde yapılan bir vuruştur. Bu dönüş yönü, topu yukarı doğru kaldıran bir kuvvet yaratır. Backspin sayesinde, topun üst kısmındaki hava alt kısımdan daha hızlı geriye doğru hareket eder. Çukurlar sayesinde topun üzerinde düşük basınç ve topun altında yüksek basınçtan oluşan bir bölge oluşur. Basınç farkı  kaldırma kuvvetini artırır ve topun daha uzun bir mesafe gitmesini sağlar.

Modern Golf Topu Nasıl Tasarlandı?

Elbette matematik sayesinde. Optimizasyon en iyi golf topu tasarımını bulmak da dahil olmak üzere pek çok olası çözümü olan bir problem için en iyi çözümü bulmayı sağlayan matematiksel bir yöntemdir. 1908 yılında Callaway Golf firması golf topunun tasarımı üzerinde çalışması için İngiliz mühendis William Taylor ile çalışmaya başladı. Kendisi 220 tane altıgen ve 12 tane beşgenden oluşan kafes türü bir ağ fikrini ileri sürdü. Optimizasyon teknikleri, modelleme ve deneyler sonucunda bu altıgen ve beşgenlerin boyutları hesaplandı. Sonucunda da aerodinamik açıdan mükemmel hale gelmiş HEX topları ortaya çıktı.

Altıgen ve beşgenlerin birleşimini görselde görebilirsiniz. Altıgen ve beşgenlerden oluşan bu kafes uçuş esnasında topu çevreleyen hava akımını etkileyerek topun sürüklenmesini azaltan türbülanslı bir sınır tabakası oluşturmada işe yarar.

Bu arada hatırlatalım. Golf topları ile ilgili yapılan çalışmalar devam ediyor. Örneğin kaybolan golf toplarını arayıp, bulmaya çalışmaktan sıkılanlar için alternatif bir çözüm öneren topları da piyasada bulabilirsiniz. Kimlik etiketleri olan ve elde taşınan bir alete sinyaller göndererek hedefe yaklaşıp yaklaşmadığınızı size söyleyen yeni golf topları bir örnek olabilir. Belki de matematik sayesinde zaman içinde daha da mükemmel golf topları yapmayı keşfedebiliriz.


Göz atmak isterseniz


Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Başa dön tuşu