馬格納斯效應 | 台北夜市大搜索
馬格納斯效應(MagnusEffect),以發現者海因里希·馬格努斯命名的,是一個...差的現象,通過球上下方的氣流已是不同流體,是否仍適用白努利定律有待商榷。
演示馬格納斯效應在一個向右飛行的球上。圖片顯示以球心為參照系,「V」代表風速,方向「F」對造成壓力較低一邊的力量馬格納斯效應(Magnus Effect),以發現者海因里希·馬格努斯命名的,是一個流體力學當中的現象,是一個在流體中轉動的物體(如圓柱體)受到的力。
在1852年德國物理學家海因里希·馬格納斯(Heinrich Magnus)描述了這種效應。然而早在1672年艾薩克·牛頓(Isaac Newton)在觀看了劍橋學院(Cambridge college)網球選手的比賽後描述和正確推斷了這種現象的原由。[1]。在1742年英國的一位槍炮工程師班傑明·羅賓斯(Benjamin Robins)解釋了在馬格納斯效應中步槍彈丸(musket balls)運動軌跡的偏差。
當一個旋轉物體的旋轉角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合時,在與旋轉角速度矢量和移動速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產生一個橫向力。在這個橫向力的作用下物體飛行軌跡發生偏轉的現象稱作馬格納斯效應。旋轉物體之所以能在橫向產生力的作用,從物理角度分析,是由於物體旋轉可以帶動周圍流體旋轉,使得物體一側的流體速度增加,另一側流體速度減小。
根據白努利定律,流體速度增加將導致壓力減小,流體速度減小將導致壓力增加,這樣就導致旋轉物體在橫向的壓力差,並形成橫向力。同時由於橫向力與物體運動方向相垂直,因此這個力主要改變飛行速度方向,即形成物體運動中的向心力,因而導致物體飛行方向的改變。但是,白努利定律(P+ρgh+(1/2)ρυ2=常數)描述的是單一流體不同位置,根據「能量守恆」推導而得因流速不同造成壓力差的現象,通過球上下方的氣流已是不同流體,是否仍適用白努利定律有待商榷。依據Babinsky (2003)的意見,這樣的現象應由「康達效應」(Coanda effect) 來解釋,又稱為「附璧效應」:意指: 流體遇到障礙物時(如球面),會有沿著障礙物曲面流動的傾向,因流線的彎...
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