Ученые провели исследование, чтобы выяснить, обладает ли речная грязь из Нью-Джерси, традиционно используемая в американском бейсболе, теми особыми свойствами, которые указаны в правилах игры. В ходе физических экспериментов исследователям удалось определить, какие характеристики делают этот материал уникальным и как их можно использовать в механике.
Бейсбол изобилует суевериями, традициями и ритуалами, поэтому не вызывает удивления, что с середины прошлого века игроки Главной лиги бейсбола (MLB) в Северной Америке используют некую грязь для улучшения сцепления с мячом. Они приобретают ее у Джима Бинтлиффа, являющегося единственным в США поставщиком и добытчиком. Часто эту грязь называют «магической» или «волшебной», а ее происхождение туманно, так как место, где ее впервые обнаружили и где она добывается и по сей день, хранится в тайне.
Установлено, что загрязнение было найдено в притоке реки Делавэр в штате Нью-Джерси (США), а также известно, как его обрабатывают – при этом применяются фирменные технологии. Собранный материал процеживают, избавляют от избыточной влаги, промывают и подвергают отстаиванию после проведения определенных манипуляций. Грязь, используемая для растирания бейсбольных мячей (ее называют Rubbing Mud), уже зарекомендовала себя как эффективное средство: MLB даже разработала подробные инструкции для игроков, определяющие, как именно ее следует использовать. Например, грязь нужно наносить на поверхность не менее 30 секунд в день игры, также прописаны особые правила хранения и прочее.
С точки зрения науки, механизм воздействия Rubbing Mud проверили только два года назад — и существенного влияния не обнаружили, гораздо лучше себя показала порошкообразная канифоль, которую используют в Японском профессиональном бейсболе (NPB). Авторы новой научной работы, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, провели более детальное исследование «магических» свойств бейсбольной грязи и раскрыли несколько ее необычных качеств.
Состав материала и размер частиц были проанализированы специалистами. Микроструктуру исследовали с использованием лазерного сканирующего микроскопа. Деформацию и текучесть грязи проверили на специальном приборе, а для изучения взаимодействия частиц мяча с кожей пальцев питчера физики разработали экспериментальную установку и провели исследования. Нижний модуль состоял из трех пластин, к которым были закреплены фрагменты бейсбольных мячей: чистые, загрязненные и загрязненные, высушенные за ночь. Верхняя часть установки имитировала человеческий палец, отличавшийся аналогичной упругостью, а кожное сало заменили животным жиром.
Изучая поведение бейсбольной грязи, ученые обнаружили сходство с характеристиками мелкозернистой грязи и кремов для кожи. Так называемая Rubbing Mud обладает свойствами, позволяющими ей успешно конкурировать с косметическими средствами в плане равномерности распределения. Грязь создает на пористой поверхности бейсбольного мяча однородный, тонкий слой из частиц различного размера, напоминающих ил (смесь глины и кварцевого песка). Содержание воды в материале подобрано таким образом, что он становится неустойчивым и ведет себя как жидкость при трении.
Дальнейшие исследования продемонстрировали, что зернистые песчаные частицы размером до 169 микрометров удваивают коэффициент трения мяча после его высыхания. Авторы статьи отмечают, что при рассмотревании «грязного» мяча в микроскопическом масштабе он воспринимается как шероховатый, в то время как при увеличении масштаба его поверхность кажется гладкой и однородной.
Ученые выяснили, обладает ли бейсбольная грязь уникальными свойствами, и ответ оказался неоднозначным. В качестве отличительной особенности они выделили соотношение компонентов, а не состав. Данный материал может служить эффективной смазкой после удаления из него песчаных включений, но также способен выполнять функцию фрикционного агента, обеспечивая надежное сцепление на влажных поверхностях. Кроме того, высокие адгезионные характеристики бейсбольной грязи (за счет наличия мелких частиц сцепление возрастает вдвое) могут найти применение в строительной отрасли, например, в качестве связующего вещества.