Para volar, los aviones suelen necesitar una superficie lo más lisa posible y un fuselaje aerodinámico, mientras que las pelotas de golf son todo lo contrario, con más de 300 pequeños hoyuelos en su superficie. ¿Por qué las pelotas de golf están diseñadas de esta manera?
Los «hoyuelos» hacen que las pelotas de golf vuelen más alto y más lejos. El golf es uno de los deportes de pelota más populares en el mundo, con una historia de 500 o 600 años. Las primeras pelotas de golf eran de madera, pero luego se cambiaron por otras cosidas con cuero y rellenas de plumas. Sin embargo, estas pelotas tenían un gran inconveniente: su peso variaba mucho cuando se mojaban, ya sea por agua o por rocío. A partir de 1845, aparecieron pelotas redondas lisas, hechas de caucho o plástico comprimido, que no aumentaban de peso al mojarse. Sin embargo, se descubrió un gran problema: la distancia de vuelo de la pelota se reducía considerablemente después de cada golpe. Las pelotas de cuero originales, aunque eran más ásperas, volaban más lejos. ¿Por qué la superficie lisa reduce la distancia de vuelo? Más tarde, se descubrió que el diseño de la superficie de la pelota era muy importante.
Al principio, se creía que el aire no tenía viscosidad o fricción. Los científicos llaman a este fluido sin viscosidad un fluido ideal. En teoría, los objetos que vuelan en un fluido ideal no deberían encontrar resistencia. Sin embargo, esto no coincide con lo que se observa en la realidad, ya que la resistencia que encuentran los objetos al volar en el aire es absolutamente innegable. El primero en reconocer esta contradicción fue el científico francés D'Alembert, por lo que esta contradicción también se conoce como la «Paradoja de D'Alembert». El estudio de la distancia de vuelo de las pelotas de golf comenzó a partir de este descubrimiento.
Cuando la pelota de golf vuela a baja velocidad, las moléculas de aire cercanas a ella fluyen a lo largo de la superficie de la pelota, y la resistencia que sufre la pelota se debe principalmente a la viscosidad del fluido. Cuando la pelota vuela a gran velocidad, se forma una vorticidad simétrica detrás de ella. Después de un tiempo, las moléculas de aire cercanas a la pelota se desprenden de su superficie y se alejan, un fenómeno conocido como separación de la capa límite. La separación de la capa límite siempre ocurre al mismo tiempo que la vorticidad. En el centro de la vorticidad, la presión es menor, y si se trata de un gran vórtice marino, los objetos cercanos serán absorbidos por él. Esto se ha representado en muchas películas de desastres. Detrás de la pelota, hay una zona de vorticidad con muy baja presión, mientras que delante de la pelota, la presión es mayor. Debido a esta diferencia de presión, la pelota sufre una gran resistencia. En general, cuanto mayor es la velocidad de la pelota, más temprano se produce la separación de la capa límite y mayor es la zona de vorticidad detrás de la pelota, lo que aumenta la resistencia causada por la diferencia de presión. En última instancia, la separación de la capa límite de la pelota en vuelo también se debe a la viscosidad del fluido.
En las pelotas de golf lisas, debido a que la separación de la capa límite se produce antes, la resistencia causada por la diferencia de presión entre la parte delantera y la trasera de la pelota es mucho mayor. Por lo tanto, la zona de vorticidad detrás de la pelota es mucho más pequeña que en las pelotas lisas, lo que reduce considerablemente la resistencia causada por la diferencia de presión entre la parte delantera y la trasera de la pelota. Una pelota de golf lisa puede volar a lo sumo unos pocos decenas de metros, mientras que una pelota de golf «rugosa» puede volar más de 200 metros. Se puede ver que el efecto de reducción de la resistencia de las pelotas de golf «rugosas» es muy evidente.