Футбольна фізика та наука Дефлагейт
Автор
Доцент фізики Юніон-коледжу
Заява про розкриття інформації
Чад Орзел не працює, не консультується, не володіє акціями та не отримує фінансування від будь-якої компанії чи організації, яка мала б користь від цієї статті, і не розкривав жодних відповідних зв'язків, крім їх академічного призначення.
Партнери
Conversation UK отримує фінансування від цих організацій
- Електронна пошта
- Месенджер
Новини повідомляють, що 11 із 12 ігрових кульок, які використовували "New England Patriots" у своїй грі у чемпіонаті AFC проти "Індіанаполіса Колтс", були спущені, показуючи приблизно на 2 фунти на квадратний дюйм (psi) менше тиску, ніж 13 psi, що вимагається правилами, тому здається, найхимерніший спортивний скандал недавньої пам'яті справжній. Але є ще багато запитань: чому команда здуває футбольні м'ячі? Чи може бути інше пояснення? І найголовніше, що нам про все це говорить фізика?
Для любителів Нової Англії першочерговим завданням є пошук невинного пояснення. Врешті-решт, повітряні кулі та автомобільні шини спустошуються під час холодної зимової погоди, тому може проста перепад температур бути відповідальним за зміну тиску нагнітання?
Фізичний принцип, відомий як закон ідеального газу, говорить нам, що зниження температури призводить до зниження тиску. Тиск обмеженого газу, помножений на його об'єм, пропорційний кількості молекул у газі, помноженому на температуру. Можливо, ви пам’ятаєте рівняння PV = nRT із шкільних днів. Отже, якщо ви охолоджуєте газ, зберігаючи його фіксований об’єм, тиск повинен зменшуватися.
Але для перевірки цього нам не потрібні рівняння: ми можемо це продемонструвати безпосередньо. Я отримав пару старих футбольних м’ячів з атлетичного відділу Union College, накачав їх і кинув у морозильну камеру. Після ночі на морозі тиск був приблизно на 2 фунт/кв. Дюйм нижчий, як у футбольних м'ячів "Патріотів" - приблизно на 19 фунтів на квадратний дюйм на початку (я трохи перенадував м'ячі, використовуючи шинний насос у своїй машині), до приблизно 17 фунтів на квадратний дюйм.
Звичайно, різниця температур, пов’язана з цим, була трохи екстремальною - від приблизно 68F у моєму офісі до приблизно -10F у морозильній камері. Отже, ви можете використовувати перепади температури, щоб викликати зміну тиску, яку спостерігали слідчі, але необхідна температура відповідала б легендарній Крижаній чаші 1967 року. Гра в минулу неділю проводилася під дощем близько 50 градусів, тому, якщо вони не зробили попереднього ігрове тестування м’ячів у сауні, або післяігрове розслідування в м’ясному шафці, лише термодинаміка не може зняти патріотів.