高爾夫球為什么表面都是坑？
關于高爾夫球的表面為什么都是坑，下面鏈接是空氣動力學的說明：
下面的內(nèi)容是根據(jù)北京大學力學系武際可教授改寫，更加具有趣味性和故事性，不過這個坑，也可稱之為“麻臉”，長滿麻子的臉。
1、高爾夫球
你可曾想到，現(xiàn)今世界上流行的各種球類運動中，高爾夫球的年齡最老，當有五六百年的歷史。它最早流行于英國，在1457年蘇格蘭議會文件中就有高爾夫球一詞，至1608年，另一說是1787年，英國成立了第一個高爾夫球俱樂部。1896年中國上海成立了高爾夫球俱樂部，其他球類如現(xiàn)在的足球開始于1863年，排球、籃球開始于19世紀末的美國，都是它的小弟弟。
其實，考證起來，高爾夫球的起源還要早。它起源于中國的捶丸，據(jù)元代成書的《丸經(jīng)》的序中所述，捶丸大約成熟于北宋的宋徽宗當政時（1101年~1125年）。捶丸是“場上設窩，以杖擊球，球子入窩為勝，勝則得籌”，現(xiàn)在的高爾夫球和捶丸有許多共同之點。中國的捶丸起于宋，盛于元、明，到清朝就漸漸沒有人玩了。
目前，高爾夫球是相當普及的。全世界花在高爾夫球上的經(jīng)費估計每年約有130億美元，用在維護和開辟球場，生產(chǎn)球和擊球桿以及相應的其他用品上?，F(xiàn)在高爾夫球的打法是，根據(jù)規(guī)則連續(xù)擊球，把球送入穴中。一場球需進18穴，大多高爾夫球場設18穴，有的球場只有9穴，則在一場內(nèi)需進兩遍，以擊球次數(shù)少者為勝?，F(xiàn)今高爾夫球重43.94g，直徑4.27cm。標準的18穴球場長6500~7000碼（每碼合0.914m），穴間距離100~600碼不等。由于穴的距離較大，為了以較少的擊球次數(shù)取得優(yōu)勝，還是要求有相當?shù)膿羟蚣记傻?。好的擊球手，一次擊球（一桿子）可以把球擊出200多米遠。
考查高爾夫球的歷史，最早是用木制的，中國的捶丸的“丸”或“俅”是用木疙瘩制成。后來，西方改用皮革內(nèi)充以羽毛來縫制，不過這種球有一個大缺點，就是當球被打入水中、或被露水粘濕時，重量變化很大。到1845年開始改用橡膠或塑膠壓制而成的光滑圓球，這種球優(yōu)點是不會因為被水濕了而大大加重，但是卻又出現(xiàn)了一個大問題——這就是擊球后，球飛行的距離大為縮短。
原來的皮革球，比較粗糙，飛行得較遠。為什么表面光滑了，飛行反而近了呢？這里面大有學問，這也就是為什么現(xiàn)在的高爾夫球外面不是光滑的而是麻臉的原因吧。
2、高爾夫球為什么是麻臉的？
高爾夫球為什么是麻臉的？說來話長。物體或高爾夫球在空氣中飛行，最早空氣被想象為沒有黏性的，或者說是沒有摩擦的，這時流過物體表面的流體質(zhì)點和物體表面質(zhì)點的速度可以不同，它們之間是有正壓力卻沒有切向力。這就好像把重物體在另一物體的水平面上拖著走時沒有阻力一樣，人們把這種沒有黏性的流體稱為理想流體。按理說，在理想流體中飛行的物體是沒有阻力的，在地面上的拋體，即使是拋一根稻草，它的飛行距離可以和扔石頭一樣遠。不過這和實際觀察到的現(xiàn)象完全不符合，物體在空氣中飛行時的阻力是絕對不可忽略的，最早認識到這個矛盾的是法國學者達朗伯爾 (dAlembert J R, 17171783)，所以這個矛盾也被稱為“達朗伯爾佯謬”。
最早給出流體黏性摩阻實驗探討的是法國學者馬略特 (Mariotte E, 1620~1684)，后來為適應造船工業(yè)的需要，法國組織了系統(tǒng)的關于流體阻力的實驗研究。在理論上真正弄清楚這個問題，一直到19世紀的中葉，先后由法國的納維 (1820) 和英國的斯托克斯 (1845) 導出了黏性流體的運動方程，人們才開始理解流體摩阻的存在。
不過流體作用在運動物體上的阻力還要復雜一些，除了上面的這種由流體的黏性引起的阻力外，還有一種由于流場改變所產(chǎn)生的阻力。而且在物體運動速度較快時，這種阻力會占阻力的大部分。原來當物體快速飛行時，在物體前面和后面產(chǎn)生了很大的壓差，即前面的壓力大，后面的壓力小。
如圖4，表示高爾夫球往左邊飛行，周圍帶箭頭的線表示球附近的空氣分子的流動軌跡。圖4(a) 表示球飛行速度慢，圖4(b) 表示飛行的速度快。在圖4(a) 上由于球的速度慢，所以球附近的流體分子基本上是貼著球面流動的，這時球所受的阻力基本上是由流體的黏性阻力組成。在圖4(b) 上，由于球飛行得快了，在球的后面形成了對稱的漩渦，在球附近的流體分子貼著球走一段后，就脫離球面，這種現(xiàn)象也稱為邊界層分離。邊界層分離總是和漩渦同時產(chǎn)生的，我們知道在漩渦中心流體的壓力是小的，這一點會游泳的人有很深的體會，游到漩渦邊上，由于漩渦中心的壓力小，人會被吸進漩渦中去，那是十分危險的。球后面是中心壓力很小的漩渦，而球前面的壓力是較大的，由于這個壓力差，球就受一個很大的阻力。一般說來，球的飛行速度越大，邊界層的分離就越早，在球的后面形成的漩渦區(qū)也就越大，這種壓差所形成的阻力也越大。從根本上說，飛行的球之所以產(chǎn)生邊界層分離的現(xiàn)象也是由于流體有黏性的緣故。
光滑的球由于這種邊界層分離得早，形成的前后壓差阻力就很大，所以高爾夫球在由皮革改用塑膠后飛行距離便大大縮短了。為此人們不得不把高爾夫球做成麻臉的，即表面布滿了圓形的小坑。
麻臉的高爾夫球有小坑，飛行時小坑附近產(chǎn)生了一些小的漩渦，由于這些小漩渦的吸力，高爾夫球表面附近的流體分子被漩渦吸引，邊界層的分離點就推后許多。這時，在高爾夫球后面所形成的大漩渦區(qū)便比光滑的球所形成的漩渦區(qū)小很多，從而使得前后壓差所形成的阻力大為減小。實際上，對光滑的高爾夫球，一桿子最多飛行數(shù)十米，而麻臉的高爾夫球一桿子可以飛行二百多米?？梢姼郀柗蚯蚵槟樀臏p阻效果是非常明顯的。
說到這里，人們自然會問，把機翼、船體等在流體中前進的物體都做成麻臉的，是不是都可以減少阻力、節(jié)約能源呢？機翼和船體不可能像高爾夫球一樣設計為球形的，在設計時必須采取其它的措施來減小阻力。實際上，機翼和船體在設計時，都已經(jīng)考慮到減小邊界層分離所形成的阻力，為了盡可能縮小機翼和船體后面的漩渦區(qū)，機翼和船體的剖面做成了前緣較鈍而后緣較尖的翼剖面，即所謂流線型剖面。具有流線型剖面的物體前進時，邊界層大致是在翼的后緣分離，漩渦區(qū)是很小的，所以阻力也是很小的。這時，光滑的翼面還有減小翼面附近黏性阻力的效果，這就是為什么在空氣中高速前進的物體大都是翼剖面形的緣故。自然界里，大部分魚的形狀也是翼剖面形狀的，高爾夫球的形狀因為只能是球形的，沒有其他選擇，所以只有采用麻臉的方案是唯一的減少邊界層分離所造成阻力的辦法。
據(jù)說最早發(fā)現(xiàn)麻臉的高爾夫球飛得遠的事實是蘇格蘭的一位教師，到1930年麻臉的高爾夫球就被接受作為正式的標準。
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