【流体力学】サッカーボール周りの空気の流れを可視化　縫い目の位置がボールの飛び方を左右する　筑波大など

1 ：もろ禿 ◆SHINE.1vOk もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 17:57:38.90 ID:???.net

サッカーボールの縫い目の位置は、飛翔軌道に大きな影響を与える―筑波大・洪性賛氏ら | サイエンス - 財経新聞
http://www.zaikei.co.jp/article/20151019/274440.html
筑波大学｜お知らせ・情報｜注目の研究｜サッカーボール周りの空気の流れを可視化 〜縫い目の位置がボールの飛び方を左右する〜
http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201510081800.html
http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/151008asai3.pdf


http://www.tsukuba.ac.jp/wp-content/uploads/151008-2.png
図　PIVを用いて可視化されたサッカーボール周りの空気流れ
縫い目（赤い矢印）が2つの場合(a)、剥離点は約 120°に位置(太い黄色の矢印)する。しかし、剥離が起こる所 (120°)に縫い目が位置する(b)と、その剥離点が少し後に移動(125°；太い黄色の
矢印から赤い矢印の位置への変化)する。また、縫い目の間隔が比較的狭い(50mm)場合(c)、seam1で1回剥離が起こるが，直ぐ再付着しseam2後方で完全に剥離(140°)する。さらに、縫い目が
3つある場合(d)、seam1とseam2で再付着が起こり、剥離点を最も後方(145°)に移動する。


　筑波大学の洪性賛研究員らの研究グループは、サッカーボール表面を構成している縫い目の位置が、サッカーボールの飛翔軌道を決定する大きな要因の一つになっていることを明らかにした。

　近年、サッカーボールは、ボールパネルの形状やデザインなどが大きく変ってきている。2006年に行われたドイツワールドカップの公式球であるチームガイストボールはパネル数14枚で構成されており、
従来のサッカーボールの典型的な形である六角形パネルと五角形パネルの32枚のパネルボールから大きく変化した。そして、2010年南アフリカワールドカップ大 会では8枚のパネルで制作された
ジャブラニ、2014年ブラジル大会では6枚のパネルで制作されたブラズーカが使用された。

　今回の研究では、2013年FIFAコンフェデレーションズカップの公式球であるカフサを用いて、パネルの向きが抗力、揚力に及ぼす影響を検討すると共に、ボール縫い目の位置変化から生じる空気の
流れの変化を PIV（Particle Image Velocimetry）計測システムで可視化し、ボール縫い目の位置が、空気の流れを変えるメカニズムや、実際のサッカーボール飛翔軌跡への影響を明らかにした。

　その結果、サッカーボールの表面にある縫い目は、境界層と呼ばれる空気の流れの層が表面から剥がれて後流渦を作る（これを「剥離」と呼ぶ）ことを促すが、位置によっては、ボール表面の流れに
戻る現象（これを「再付着」と呼ぶ）が起こり、結果的に剥離点を後方へ移動させる働きがあることが明らかになった。

　この剥離点の位置の変化は、ボール後方の空気の流れ（後流）の渦構造に影響を及ぼすとともに、揚力、抗力に作用し、飛翔するボールの軌道に影響を与えていることが分かった。これらの結果を
総合すると、サッカーボール表面を構成している縫い目の位置が、境界層の剥離点に大きな影響を与え、サッカーボールの飛翔軌道を決定する大きな原因の一つになっていると考えられる。

　今後は、本研究で得られた知見が、サッカーボールの飛翔特性の理解、今後のボールの研究・開発やデザインに活用できると期待されている。

　なお、この内容は「Scientific Reports」に掲載された。論文タイトルは、「Visualization of air flow around soccer ball using a particle image velocimetry」。

2 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 18:10:40.74 ID:Wtc9PpoC.net

動画で説明しろよ

3 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 18:20:40.29 ID:qei+0/TW.net

縫い目が１００本か２本か極端な場合を考えればすぐわかることだろ

4 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 18:22:41.58 ID:BPRYONoX.net

2次元か
PC性能がいいんだから三次元希望

5 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 18:23:22.48 ID:IIKPbWwb.net

2レス目から文句でワロタ

6 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 18:27:07.00 ID:pOeGYbo9.net

日本のサッカーは縫い目以前の問題

7 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 19:12:54.56 ID:WdgXgFtE.net

>>4
計測だから、PCとの性能関係ない
連続写真または動画から画像処理で流速求めてるから、3次元にしようとするとえらく大変

8 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 19:29:32.42 ID:1PsWnqJj.net

ついに２７面体になるのか

9 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 19:46:55.97 ID:0oeujHNJ.net

ドライブシュートがはかどるな

10 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 20:16:56.61 ID:0SHG2+rK.net

こんなことを研究する暇と金があるのなら、
組体操とムカデ競競走の危険性を示してみろよ。
遊んでんじゃねーよ。

11 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 20:52:43.84 ID:k75JoRz5.net

うーん以前からあった研究のような。

12 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 21:16:32.98 ID:EXJUw6fJ.net

サッカーは野球より２０年遅れているな。
２０年昔、ホームランバッターの打球が層流により伸びることを大型機でシミュレーションして検討していたよ

13 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 21:23:39.82 ID:ZW+z37TP.net

これは昔から分かってたこと
10年ぐらい前からサッカーボール周りの流れの可視化の
結果は流体屋なら常識レベル

14 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 21:59:50.29 ID:WdgXgFtE.net

>>1のPDFファイル見る限り、ボールは固定して試験してるように見えるんだけど、
もしそうなら、わざわざプレスリリースするほどの実験か?

15 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 22:31:11.97 ID:nVFUUqsu.net

知ってた。
ボールの空気を入れる穴を下にするとボールが浮きにくくなるので
PKの時は穴を下にすると大宇宙しなくて済む。
これでW杯ベスト8が見えたな。

16 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/20(火) 23:07:51.49 ID:O3qLqqKf.net

この程度の画像解析で「可視化」って言ってしまうのが何とも哀しい
この意識とプレゼン能力の低さがいまいち日本の科学が世界で活躍しない元凶だろうな
分かりやすく伝える努力はしないのが日本の科学者の哀しいところ

17 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/21(水) 08:38:57.09 ID:NDey8YKz.net

キャプテン翼も真っ青だな

18 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/21(水) 10:23:14.71 ID:PJav6BTt.net

縫い目なんか無くせ

数学的に美しくない

19 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/21(水) 10:47:48.84 ID:l3U+w4tA.net

少林サッカーのCG（提供：PUMA）的な感じになるのかな？

20 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/23(金) 03:22:31.52 ID:g1759w25.net

回転しないボールはなんで揺れて見えるん？

21 ：名無しのひみつ：2015/10/23(金) 08:14:44.96 ID:+b+CvKVa9

大会毎にサッカーボールのデザイン変えるなって事だな。

22 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/23(金) 13:32:50.04 ID:i+YMdOqZ.net

乱視

23 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/27(火) 23:32:31.13 ID:Ik9+VIQW.net

>>20
縫い目に周辺の空気が影響され不均一な力が生じる

野球の方では、ナックルボールでの揺れについての研究というのがある
更に、僅かなジャイロ回転中(1秒に4回くらい）だと最も揺れる

24 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/10/28(水) 16:29:57.59 ID:o06jcolJ.net

冬場は空気の密度が高いので、抵抗が増して、ボールの飛距離が短くなる。

気温が40℃だと絶対温度でいえば313度である。
気温が0度だと絶対温度で云えば273度である。
その比は1.15倍であり、密度が15％も違うから
冬場は空気抵抗も大きくなる。
　冬場はピッチャーの球速も落ちが激しくなり、
変化球の切れも良くなるだろうが、打った球の
伸びも減るわけだ。