Ефект Магнуса [GetAClass]

Приставимо два пластикових стаканчики дном один до одного

і з'єднаємо їх разом за допомогою ізострічки.

Намотаємо на стаканчики шматок гумового джгута We wind a piece of rubber harness on the cups

і добряче його розтягнемо.

Якщо відпустити стаканчики, ми побачимо дещо дивовижне:

наш планер спочатку різко піднімається вгору а потім по похилій кривій (глісаді) летить донизу.

Щоб цей політ було краще видно, знімемо його швИдкісною камерою і зробимо трасування траєкторії. To make this flight more visible, let's film it with a high-speed camera and trace the trajectory.

На цьому відео добре видно, що планер спочатку різко підіймається вгору, а потім спускається вниз практично із постійною швидкістю.

Щоб пояснити цей ефект, уявимо собі, що стаканчики обертаються на місці, а на них налітає потік повітря.

Циліндр, що обертається, захоплює повітря і відхиляє його донизу.

За другим законом НьЮтона, для зміни імпульсу повітряного струменя, на нього повинна діяти сила з боку планера.

За третім законом НьЮтона, з боку повітря на планер діє рівна за величиною і протилежна за напрямком аеродинамічна сила.

Розкладемо цю силу на два компоненти:

поздовжню - силу лобового опору; і поперечну - підіймальну силу. longitudinal - the force of frontal resistance; and transverse - lifting force.

Цю поперечну силу, що виникає через обертання планера, називають силою Магнуса, за іменем її першовідкривача.

Чим більша швидкість планера, тим більша аеродинамічна сила.

На початковій ділянці польоту аеродинамічна сила перевищує силу тяжіння, що діє на планер.

Тому вона гальмує планер і повертає його швидкість вгору.

А на глісаді аеродинамічна сила врівноважує силу тяжіння,

ось він і рухається рівномірно прямолінійно за першим законом НьЮтона.

Було б добре побачити це відхилення повітряного струменя на досліді.

Для цього скористаємося саморобною аеродинамічною трубою, яку побудували учасники турніру юних фізиків з інженерного ліцею НДТУ.

Увімкнемо трубу і знімемо швИдкісною камерою обтікання нерухомого циліндра Let's turn on the pipe and remove the flow around the stationary cylinder with a high-speed camera

Потік повітря візуалізується з допомогою струменів диму і лазерного ножа.

На відео добре видно тіньову зону позаду циліндра.

А тепер примісимо циліндр обертатися. Повітряний потік став помітно відхилятися донизу.

Циліндр, що обертається в набігаючому повітряному потоці, створює підіймальну силу.

Цей ефект потрібно спробувати використати.

Німецький винахідник Антон Флетнер побудував судно з роторними вітровими двигунами. German inventor Anton Fletner built a ship with rotary wind engines.

І в 1926 році воно вдало перетнуло Атлантику.

Спроба замінити циліндром, що обертається, крило літака виявилася не такою вдалою. An attempt to replace an airplane wing with a rotating cylinder was not so successful.

Хоча авіамоделі з такими циліндричними крилами досить непогано літають.

І, звичайно ж, ефектом Магнуса користуються футболісти, надсилаючи м'яч у ворота крУченим ударом. And, of course, football players use the Magnus effect, sending the ball into the goal with a curled shot.

Го-о-о-о-ол!!!