京辉小课堂——为什么高尔夫球长满了小酒窝

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为什么高尔夫球长满了小酒窝 ，跟人的直觉恰恰相反，跟光滑表面的高尔夫球相比，高尔夫球上的小酒窝能大大降低其在空气中飞行时的阻力。不仅如此，他们还能一定程度的提高球的浮力。这两个因素综合在一起，可以使有酒窝的球比没酒窝的球飞行距离远两倍以上。

高尔夫球上的小酒窝达到这两种效果是通过在高尔夫周围的空气层（即边界层）产生湍流实现的。简言之，小酒窝能够将空气传递到球的后侧。这样能够有效的增加高尔夫球后侧的空气压力，从而降低球前后侧的空气压力差，大大减小了飞行阻力。跟光滑表面的高尔夫球相比，有酒窝的高尔夫球能减阻高达50%。
如上图1所示，对于光滑表面的高尔夫球，当空气经过球表面的时候，其层流跟球表面会较早的分离。
这使高尔夫球后侧的空气尾迹增大，从而增大了后侧的低压区，产生较大的阻力。而对于有小酒窝的高尔夫球，空气的层流分离较晚，贴在球表面的时间更长，如图2所示，从而产生较小的低压区，能够显著的降低空气阻力。

当高尔夫球有较大后旋的时候，小酒窝还能产生浮力
这跟棒球的缝合线在球具有后旋时产生浮力的情形类似。无论是高尔夫球还是棒球，后旋导致空气在球的顶端向后移动更快，从而导致球顶端的空气压力比下侧压力小，产生少量的升力。当球出现侧旋的时候，也具有类似的效果，只不过产生的不是升力，而是导致球路线侧弯的力。这就是为什么侧旋的球容易出现偏左或者偏右的弧形路线。

你可能会问，既然小酒窝这么牛逼，为什么人们不在飞机，汽车或其他类似物体上产生小酒窝来减小阻力呢？
主要原因是在边界层产生湍流并不能够总是减小阻力。这很大程度上取决于物体的形状，速度及其他类似因素。对于球状的物体，其主要阻力由尾迹产生，如图3a。这时候小酒窝能够很大的降低阻力。如果物体具有流线的外形，比如飞机翅膀(图3b)，跟表面的摩擦力相比，尾迹产生的阻力微不足道。因此小酒窝此时的作用不大。恰恰相反，小酒窝导致摩擦力增大，超过其减小的尾迹阻力，总体上使飞机阻力增加。
至于小汽车，大部分的形状没有飞机翅膀那么流线，因此酒窝表面能够降低其总体阻力。但是，体现在燃油的经济性上，效果却非常不明显。也就是说，油耗降低的显著性还没有足以打动汽车制造商，去生产布满小酒窝的怪异汽车。
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