什么是马格努斯效应?将篮球从百米高大坝扔下,神奇的现象发生了

科普记 2023-09-04 16:26:56

1997年,一位名叫Robert Carlos的巴西球员,在35米外且没有任何直线通向球门的情况下发出了任意球。他的射门让球飞过了球员,同时一个左勾,球进了。

后因球体的运行轨迹与香蕉的形状相似,人们便将此类球称为“香蕉球”。而这种现象不仅仅限于足球,在橄榄球、网球、乒乓球和棒球等涉及球的运动中都很普遍。

而促成这一现象的原因就是“马格努斯效应”。

马格努斯效应是德国物理学家古斯塔夫马格纳斯,于1852年发现的。

即当球体正在旋转时,空气会从前到后围绕着球体流动,此时球的旋转方向与球顶部的气流方向相同。

但由于空气与球之间的摩擦,导致底部的方向相反。因此,球表面的空气就会被从球的顶部向下拖向后方。

但在球的底部,气流和球的方向相反,使空气很快停止 而不是向上偏转,于是最终的结果就是空气偏转。同时受牛顿第三定律的影响,空气对球施加了相等的相反向上的力。因此,运动员就可以利用马格努斯效应使球在空中拐弯了。

为了更加进一步的了解马格努斯效应,有实验人员曾来到了位于澳大利亚的塔斯马尼亚大坝,这座大坝高140米。

假如在这个高度下将球扔下,球体又会有怎样的运行轨迹呢?

先把一个篮球扔到了边缘,在微风的吹动下,篮球基本上是沿着边缘掉落在了正下方。

接着在一边旋转一边将篮球扔下,只见这个篮球在旋转力下向外飞了出去,最后直接砸向了水面,这就是因为篮球受到了马格努斯效应的影响。

除此之外,在这艘巨型轮船上也能看到马格努斯效应的身影。

这艘轮船上竖立起了两个巨型圆筒,但它们并不是烟囱,而是被称为“弗莱特纳转子”的旋转圆柱体,跟帆船上的帆有着异曲同工之处。它们利用了马格努斯效应偏转侧风,推动着船舶前进。

除了轮船外,在这架飞机上也带有一个旋转圆柱体。它也可以利用马格努斯效应,达到比传统机翼产生更多升力的效果。

由此,也延伸出了另一项新发明:马格努斯效应飞行器。

此类飞行器的机翼并不是扁平的,而是滚筒形。通过内部电机驱动滚筒旋转,从而产生马格努斯升力驱动飞机飞行。

不过虽然此类飞行器已经有模型,但应用在载人飞行的成功案例却很少。因为越是庞大的滚筒结构,飞机就越容易受到干扰,在载人飞行的过程中十分不稳定。因此,出于安全考虑,这项新发明就止步于模型和草稿上了。

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