هل يمكنك طرد أحد لاعبي الدوري الأمريكي من خلال الرمية البطيئة للغاية؟

إذا أردت لكي تكون لاعبًا في دوري البيسبول الرئيسي ، يجب أن تكون قادرًا على رمي الكرة حقًا سريع – مثل 85 إلى 100 ميل في الساعة. كلما زادت سرعة الملعب ، قل الوقت الذي يتعين على الضارب أن يتفاعل فيه ويتأرجح بالمضرب ، مما يعني أن لديك فرصة أكبر في تمرير الكرة أمامه لتسديد الكرة. (بالنسبة للأشخاص الذين ليسوا من عشاق لعبة البيسبول: الضربة هي عندما يتأرجح الضارب ويخطئ ، أو يفشل في التأرجح في الكرة الموجودة في منطقة الضربة. ثلاث ضربات ، بالطبع ، وأنت خارج.) هذا المطلب له إلى حد كبير قلل من حلمي بالتنافس في البطولات الكبرى.

لكن … هل من الممكن توجيه ضربة بسرعة أقل بكثير؟

في الواقع ، قام عدد غير قليل من اللاعبين بإلقاء الضربات بسرعات منخفضة جدًا في الملعب ، في حالة واحدة تصل إلى 31.1 ميلًا في الساعة ، وفقًا لـ ترميز البيسبول حساب على تويتر. في بعض الأحيان ، عندما تدخل اللعبة أدوارًا إضافية ويستخدم الفريق جميع رماة الإغاثة ، يرسل المدير لاعبًا إلى الكومة. عادةً ما يقوم هؤلاء الأشخاص الذين ليسوا رماة عاديين برمي الكرة بسرعات منخفضة – لكن لا يزال بإمكانهم الحصول على ضربات.

لنستخدم بايثون لنمذجة بعض النغمات ونرى مدى صعوبة ذلك.

مسار الملعب السريع

بمجرد أن تغادر الكرة يد الرامي ، فإنها ستتحرك على طول مسار تحكمه قوتان: قوة الجاذبية الجاذبة للأسفل وقوة سحب الهواء التي تدفع للخلف. سيؤدي الجمع بين هاتين القوتين إلى تغيير سرعة الكرة أثناء تحركها نحو اللوحة الرئيسية.

من السهل جدًا التعامل مع قوة الجاذبية ، لأنها قوة ثابتة تعتمد فقط على كتلة الكرة (حوالي 0.144 كيلوغرام) ومجال الجاذبية (ز = 9.8 نيوتن لكل كيلوغرام). تعد قوة السحب أكثر صعوبة ، لأن حجم واتجاه هذه القوة يعتمدان على سرعة الكرة. المشكلة هي أن القوة الكلية تغير سرعة الكرة – ولكن الآن إحدى هذه القوى (قوة السحب) يعتمد على على سرعة الكرة.

الطريقة الوحيدة إلى حد كبير لنمذجة هذه الحركة هي الحساب العددي الذي يتم فيه تقسيم الحركة إلى فترات زمنية صغيرة. خلال كل فترة من هذه الفترات ، يمكننا أن نفترض أن القوى ثابتة. باستخدام قوة ثابتة ، يمكننا إيجاد التغيير في سرعة وموضع كرة البيسبول. في الفترة الزمنية التالية ، يمكننا إيجاد القوة الجديدة – لأن السرعة تغيرت – ثم نكرر العملية بأكملها.

قد يبدو هذا وكأنه “غش فيزيائي” ، لكن هناك مشاكل لا حصر لها لا يمكن التعامل معها إلا بهذه الطريقة. بعض الأمثلة المفضلة لدي هي حل مشكلة الأجسام الثلاثة (التي تحكم أشياء مثل تفاعلات النجوم الثلاثة في الفضاء) ، أو نمذجة مناخ الأرض ، أو نمذجة ميكانيكا الكم لأي ذرة غير الهيدروجين.

لكن قبل أن نفعل ذلك ، اسمحوا لي أن أتناول سؤالين شائعين. أولاً: هل نحتاج حقًا إلى تضمين قوة السحب الجوي؟