変化球は何故曲がるか

回転を与えて投げた球が回転方向とは逆の方向に
曲がっていくのはなぜでしょうか？
日米野球をみていて投手の投げたストレート回転の球が
浮き上がるように飛んでいくのを見てふと疑問に思いました。

空気があるから

マグナス力。

ついでに野球興味ない人は知らないだろうけど
魔球ジャイロボールのシミュレーション。
http://www.nikkei.co.jp/pub/scoop/CVC6/m_AVS.html

もう少し具体的に教えて下さい、お願いします。

飛行機と同じ。

コリオリ力。

錯覚。

先ず円筒形のもので考えると分かり易いでしょう。
下の図で、筒状の物体が回転しながら下方へ向かって動いて
いるとします。回転方向は矢印の方向とします。
　　　　　　　　↑○↓
回りの空気の、ボールに対する相対的な動き（流れ）は上向きに
なりますが、筒の右側と左側の表層部では流れの速度が異なって
きます。この場合は、右側が遅く、左側が速くなります。
ここまではよろしいでしょうか。
次は、ベルヌーイの定理です。左側の表層部では、流れの速度
が大きいので表層部の空気の圧力が低下します、右側は逆です。
筒の左右で圧力差が生じるので、筒には圧力の高い方（右）
から低い方（左）への力が作用し、筒は落ちながら左方向へ
曲がる（カーブする）ことになります。

球でも同じです。卓球の玉などは分かり易いですが、玉の
上側を進行方向と同じ向きにする（ラケットを被せるように
して振る）と、下向きのカーブを描きます。逆向きに回転
させる（切るという表現をしますが）と、上向きのカーブを
描いて飛び、進む力を失ったところですとんと落ちます。

記憶違いでなければ一回だけ回転方向と同じ向きに飛ぶ玉を見たことがある。
軟式テニスの玉を打ち損ねてラケットの先端でかなり強くチップした
ところ横方向の回転が玉がほぼ潰れる程かかった。
(右手フォアハンド、つまりスピンのベクトルは下向き)
すると左方向にカーブしながら不自然に水平な軌道をゆっくりと
描きつつ(ほとんど古典的UFO状態)もちろん完全にラインアウトした。
これはどう説明する？

つぶれた玉の回転軸が左に傾いていたので、
左に傾いて飛ぶ円盤と同じように空力がはたらいたのであろー
つぶれていなければ右に曲がりながら飛んでいったであろうー

>>9
軟式テニスやってましたが、妙な動きするんですよね。
回転が激しすぎると通常と逆に曲がるんですがなぜでしょうか？
例えば、ドライブが効き過ぎると奇妙に上方向へ曲がるし、
逆方向に回転がすごいとものすごい勢いで下に落ちます。

>ところ横方向の回転が玉がほぼ潰れる程かかった。
>(右手フォアハンド、つまりスピンのベクトルは下向き)
>すると左方向にカーブしながら不自然に水平な軌道をゆっくりと
>描きつつ(ほとんど古典的UFO状態)もちろん完全にラインアウトした。

これも教えて欲しい。
誰か長年の疑問を解決してくだされ。

補足：
サーブを打つ時、わざとラケットの上の部分をボールの下をこするようにして打ち、
ものすごく落ちるボールを打てる人がいました。
また、日によってよくそういった奇妙なボールを打てる日があるのですが、
そういう日はあえてネットにあたる角度でドライブ回転で打ちます。
するとボールは浮き上がりネットをうまく越えて、
その後、いい具合に通常のドライブ回転の効果でボールが落ち、
ラインぎりぎりの辺りに入ってくれます。
打たれた側からするとボールの変化がすごすぎてタイミングを合わせられないです。

軟式テニスの玉のように柔らかくて不定形な物では
つぶれ方次第で空力が激変するので観察例ごとに詳細を見ないと
説明のしようがなかろう。
大雑把に言えば、強い回転がかかっているときには
回転の円周方向に遠心力でのびて円盤状になるだろう。
またジャイロ効果で回転方向を保ったまま飛んでいこうとするから
回転軸に対してどの方向に飛んでいるかで飛び方も大きく異なる。

円盤の真横方向に飛ぶ場合は円盤の表と裏のどちらが膨らんでいるか
で進む方向が変わる。

　進行方向→−←　空気抵抗

面方向に傾いている場合は簡単だろう。

　進行方向→＼←空気抵抗

流体力学は認めん。

10の説明もありかと思ったが、(俺の見た例では回転が緩むにつれて普通の曲がり方に変わった)
12を見ると違うらしい。
回転が速すぎると別な効果が支配的になるのか、それとも「円盤状」と
いうのがポイントなのか。。

「円盤状」というのでなんとなくアリかと思ってるのが
円盤の縁付近と中心付近では対気速度が極端に違うことなんだが。。

硬式テニスだと形の変化はないと思いますが、
硬式ではこのような現象はおこるのでしょうか？
もしかしたら軟式ほど回転を与えることができないかもしれませんが。

このような現象が起こりやすいのは雨上がりとか湿気のある日で
打つ時に回転を与えやすいからだと思っています。

>そういう日はあえてネットにあたる角度でドライブ回転で打ちます。
>するとボールは浮き上がりネットをうまく越えて、
>その後、いい具合に通常のドライブ回転の効果でボールが落ち、
>ラインぎりぎりの辺りに入ってくれます。
>打たれた側からするとボールの変化がすごすぎてタイミングを合わせられないです。

このようなボールを出すのは実はかなり難しく、
回転の与え方を間違えると軌道を上向きへじわじわと上げ、
もはやコート内に落ちることはなくなります。

湿気が多くこういう現象がよく起こる日は
いつもより控えめに打たなければ、普通に打ったボールもおかしくなります。


ちょっとずれる質問ですが無重力で空気は普通にあるような状況で、
回転するボールは円軌道を描くのでしょうか？
流力に明るくないのでこれも教えてください。

よくかんがえてみたら、
空気との摩擦で回転の力はなくなりそうですね。
摩擦を考えなければ流力も働かなさそうだし。

>>14
詳細キボン

描くんじゃないかなぁ。たしか紙飛行機はぐるぐる回るんだよね。

流体力学だと、機械・工学版なのかなぁ？
とりあえずage

思い付きだが、空気には粘性があるわけで、円盤が
空気を面方向の四方八方へ撒き散らしているのではなかろうか。
玉自体の対気速度が大したことがないので、マグナス効果よりは
そのタ-ビンのような効果の方が支配的になると。
その場合、進行方向に対して左半分が玉を止める方向に働けば
右半分は推進力を発生する方に働く。
(マグナス効果とは逆方向)

結構逝けてると思うがどうよ？

なる臍。
なんだかわしもそれで行けてる気がしてきたぞ。＞22

もう昔のことでよく覚えてないのですが、
あのボールからなんとなく音が聞こえてきたような…。
２２のいうとおりだと空気を押し出すことによって音が出そうですね。