Fizica fotbalului și știința Deflategate
Autor
Profesor asociat de fizică, Union College
Declarație de divulgare
Chad Orzel nu lucrează pentru, nu consultă, nu deține acțiuni sau nu primește finanțare de la nicio companie sau organizație care ar beneficia de acest articol și nu a dezvăluit nicio afiliere relevantă dincolo de numirea lor academică.
Parteneri
Conversation UK primește finanțare de la aceste organizații
- Stare de nervozitate
- Mesager
Rapoartele de știri spun că 11 din cele 12 mingi de joc folosite de New England Patriots în jocul lor de campionat AFC împotriva Indianapolis Colts au fost dezumflate, arătând cu aproximativ 2 lire pe inch pătrat (psi) o presiune mai mică decât cele 13 psi cerute de reguli, deci se pare că cel mai bizar scandal sportiv din memoria recentă este real. Dar există încă o mulțime de întrebări: de ce ar dezumfla o echipă fotbalele? Ar putea exista o altă explicație? Și cel mai important, ce ne spune fizica despre toate acestea?
Pentru fanii din New England, prima prioritate este căutarea unei explicații inocente. La urma urmei, baloanele de petrecere și anvelopele de mașină se dezumfla în timpul iernii reci, deci o simplă diferență de temperatură ar putea fi responsabilă pentru schimbarea presiunii de umflare?
Principiul fizicii cunoscut sub numele de legea ideală a gazelor ne spune că o reducere a temperaturii duce la o reducere a presiunii. Presiunea unui gaz limitat înmulțită cu volumul său este proporțională cu numărul de molecule din gaz înmulțit cu temperatura. Poate vă amintiți ecuația PV = nRT din zilele dvs. școlare. Deci, dacă răciți un gaz, menținând volumul fix, presiunea trebuie să scadă.
Dar nu avem nevoie de ecuații pentru a verifica acest lucru: îl putem demonstra direct. Am primit câteva fotbaluri vechi de la departamentul de atletism al Union College, le-am pompat și le-am aruncat în congelator. După o noapte în frig, presiunea a fost cu aproximativ 2 psi mai mică, la fel ca fotbalele Patriots - de la aproximativ 19 psi la început (am umflat ușor bilele folosind pompa de cauciuc în mașină) până la aproximativ 17 psi.
Desigur, diferența de temperatură implicată a fost puțin extremă - de la aproximativ 68F în biroul meu, până la aproximativ -10F în congelator. Deci, puteți utiliza schimbările de temperatură pentru a produce schimbarea de presiune văzută de anchetatori, dar temperatura necesară ar fi coincis cu legendarul Ice Bowl din 1967. Jocul de duminica trecută s-a jucat în ploaie turnantă la aproximativ 50F, deci dacă nu au făcut pre- testarea jocului de bile într-o saună sau investigația post-joc într-un dulap pentru carne, singura termodinamică nu poate scoate Patriots de pe cârlig.