Эффект Магнуса изучался на сферических снарядах, таких как мячи для гольфа, теннисные мячи и футбольные мячи. Обратное вращение мяча для гольфа приводит к подъемной силе Магнуса, которая противодействует гравитации, позволяя мячу лететь дальше. Ямочки от мячика для гольфа усиливают эффект.
Мне интересно знать, существует ли также подъемная сила, создаваемая вытянутым сфероидом с обратным вращением, например мячи, используемые в регби, австралийском футболе (также известном как AFL, фути) и американском футболе (также известном как сетка).
Мое понимание эффекта Магнуса состоит в том, что он обычно применяется к сферическому шару с обратным вращением во встречном потоке воздуха (либо потому, что воздух движется, либо потому, что объект движется в воздухе). Обратное вращение означает, что верхняя часть мяча движется вместе с воздухом, тогда как нижняя часть мяча движется в направлении, противоположном воздуху. Более низкая относительная скорость в верхней части шара сохраняет ламинарный поток вокруг верхней части шара, который изгибается вниз над верхней частью шара, тогда как в нижней части шара создается турбулентный поток, который быстро отделяется от шара. Направленный вниз воздушный пар над верхней частью мяча означает, что частицам воздуха передается направленный вниз импульс и, таким образом, равная и противоположная сила, действующая для подъема мяча. Что мне интересно,
(Я знаю, что гандбольные мячи и некоторые стили ударов ногами могут привести к вращению торпеды вокруг длинной оси, и, таким образом, эффект Магнуса применяется к круглому поперечному сечению при боковом ветре. Но в этом вопросе меня особенно интересует эффект, когда вертикально ориентированный мяч для рубги ударяется ногой прямо в встречный воздух и вращается вокруг своей короткой оси из стороны в сторону)
Эффект Магнуса был открыт, когда понадобилось объяснение низкой точности орудий. Он действует на цилиндрические остроконечные гранаты так же сильно, как и на любой шар.
Не имеет значения, какой длины вращающееся тело: когда оно вращается, оно создает область низкого давления с одной стороны, ортогональную направлению бокового ветра, и соответствующую область высокого давления напротив него.
Если тело вращается вокруг своей короткой оси, трение замедлит вращение гораздо быстрее, чем сферическое тело. Это может быть основным отличием вращающегося мяча для регби от вращающегося футбольного мяча.
Я считаю, что когда продолговатый мяч кувыркается с обратным вращением, его дальность увеличивается из-за эффекта магнуса. Большинство исследований продолговатых мячей анализируют вращение вокруг длинной оси, но есть некоторые свидетельства того, что кувыркание вокруг короткой оси может усиливать эффект Магнуса:
«Эффект Магнуса также используется в ряде разработок Nature. Многие коробочки с семенами, в том числе кленовые ключи, имеют такую форму, что они кувыркаются при падении (рис. 5а; Фогель, 2003). Сочетание результирующих вращательных и поступательных движений может дать подняться до подъемной силы Магнуса, которая значительно расширяет радиус действия этих семенных коробочек…» — Дж. В. М. Буш, кафедра математики, Массачусетский технологический институт, стр. 181 http://math.mit.edu/~bush/wordpress/wp-content/ uploads/2013/11/Beautiful-Game-2013.pdf
На рис. 5 в цитированной выше статье показана траектория продолговатого коробчатого клеща, увеличивающего свой ареал за счет кувыркания вокруг короткой оси.
пользователь3823992
пользователь3823992
Майк Данлави