A Magnus-effektus vagy miért kell tudniuk a focistáknak a fizikát (videó)
A Magnus-effektusban egy forgó gömb vagy henger merőleges a korlátlan folyadék- vagy gázáramlás irányára.
A cikk oka ez a videó, de az is, hogy soha nem beszéltünk a sportról, bár ez sok embert izgat - főleg a focit.
Fordítás: Kristin Kamenova, Feliratok: Deo
Nem mindenki hallott a Magnus-effektusról, de mindenki figyelte a mérkőzést. Az árengedményes labdák ismertek a teniszben, a fociban, a golfban, a röplabdában, és váratlan pályájuk miatt örömet okoznak a játékosoknak és a rajongóknak. A labda elhajlik, ha az ütközéskor pörgetést kap. Ezt a jelenséget a fizikusok hívják Magnus-effektus.
Roberto Carlos csodája
Magnus hatását Roberto Carlos híres közvetlen szabadrúgásánál figyelték meg Brazília és Franciaország 1997-es meccsén. A labdát az ellenfél kapujától körülbelül 30 méterre, a pálya jobb végéhez közelebb helyezték el. Carlos lövése után a labda messze jobbra repült, egy méterrel arrébb körözve a "falat". A jobb oldalon álló fiú, aki összegyűjti a labdákat, megdönti a fejét. Aztán csoda folytán a labda balra fordult és az ajtó jobb felső sarkába repült - a játékosok, Barthez kapus és a média meglepetésére. Mindenki feltételezte, hogy a labda messze kirepül az ajtón. De Roberto Carlos valószínűleg jól ismerte a Magnus-hatást .
A francia fizikusokat annyira lenyűgözte, hogy összeállították ennek a repülésnek az egyenletét, és kijelentették: bár a francia ajtó nem állt, a fizika törvényei megingathatatlanok. Christophe Clanet és kollégái a párizsi École Polytechnique-ben úgy döntöttek, hogy megfejtik Carlos csapásának rejtélyét azzal, hogy kísérleti sorozatokat hajtanak végre a vízben mozgó műanyag golyóval. Eredményeiket az IOP Science publikálja.
És itt van egy videó, amelyben olyan mesterek sora, mint Messi, Suarez, Ronaldinho, Beckham és mások kihasználják ezt a hatást, hogy megcsalják a kapusokat.
Az egész a katonaságtól kezdődik újra
A forgó testek pályájuktól való eltéréseit a szabadesésben már azóta észrevették, amikor ágyúkat használtak lövöldözéshez. A Magnus-hatást először a forgó tüzérségi lövedékek repülésének tanulmányozása során fedezték fel: az ellenlevegő-áramlás által kifejtett emelőerő eltérítette a lövedéket a céltól. A hatást Heinrich Gustav Magnus német fizikus írta le 1853-ban.
Heinrich Gustav Magnus. Forrás: wikimedia
Mi történik
A fizika törvényei szerint minden test, mint a levegőben mozgó labda, több fizikai erőnek van kitéve, amelyek együttes hatása meghatározza a repülés pályáját. Repülés közben a forgó gömb körkörös mozgásával felhívja a szomszédos levegőréteget. Ennek eredményeként a beérkező levegő gyorsabban mozog, ahol iránya egybeesik a forgó gömb irányával.
A levegő gyorsabban mozog a labda közepéhez képest, ahol a labda külseje ugyanabba az irányba mozog, mint a levegő áramlása. Ez Bernoulli elvének megfelelően csökkenti a nyomást. Viszont az ellenkező hatás jelentkezik - a levegő lassabban mozog a labda közepéhez képest. Az erők egyensúlyhiánya miatt a labda elhajlik. A repülő labda ilyen oldalirányú elhajlását Magnus-effektusnak nevezzük.
A levegőben forgó gömböt két erő befolyásolja: emelés és ellenállás. A felvonó felfelé és oldalra húzza a labdát, ami Magnus-hatást vált ki. Az ellenállás ereje a labda mozgásirányával szemben hat.
Takao Akatsuka, a japán Yamagata Egyetem mérnöki tanára elmondta:
Kiszámíthatja a jól végrehajtott közvetlen szabadrúgásra ható erőket. Tegyük fel, hogy a labda sebessége 25-30 m/sec, a forgási sebesség pedig 8-10-szer/sec. Ekkor az emelőerő körülbelül 3,5 N. Mivel a FIFA szabályai szerint a gömb súlyának 410-450 grammnak kell lennie, a gyorsulás 8 m/sec lesz. És mivel a labda másodpercenként 30 métert fog repülni, az emelőerő akár 4 méterre is eltérhet az egyenestől - ez elég ahhoz, hogy megzavarja a kapust.