Magnusův jev

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Červené šipky značí směr proudu vzduchu, F je vznikající síla

Magnusův jev je vznik boční síly při obtékání rotujícího tělesa proudícím plynem nebo kapalinou. Poprvé jej podrobně popsal Gustav Heinrich Magnus v roce 1852. První zmínka o tomto jevu ale pochází už z roku 1672 od Isaaca Newtona.

Jev je významný zvláště ve vnější balistice. K jeho výzkumu přivedla Magnuse otázka, proč po výstřelu dělostřelecké granáty uhýbají i za bezvětří.

Jev se projevuje u mnoha sportů, kde ovlivňuje dráhu míče (kopaná, tenis, golf, stolní tenis, házená aj.). Golfový míček má pro zesílení jevu na svém povrchu množství prohlubní. Míč vlivem tohoto jevu neletí rovně a díky tzv. falši lze například v kopané při rohovém kopu vsítit gól přímo ze značky pro rohový kop.

Na tomto jevu je založeno i fungování Flettnerova rotoru.

Magnusův jev neboli Magnusova síla je jev, při kterém těleso (válec, koule) letící v tekutině či plynu rotuje a vytváří kolem sebe vír, přičemž působí na těleso síla téměř kolmá ke směru proudění okolního vzduchu. Celkově je toto podobné cirkulaci kolem lopatek, která vzniká při mechanické rotaci.

Magnusův jev bývá často považován za důkaz Bernoulliho principu, což ale není správné, jelikož viskozita vzduchu (zanedbatelná při Bernoulliho principu) je důležitá pro pochopení rozkladu sil.

V mnoha míčových sportech je Magnusův jev zodpovědný za zakřivení dráhy rotujícího míče. Má také efekt na odstřelené rakety a je používán v rotoru lodí a v Flettnerových letadlech.

Princip[editovat | editovat zdroj]

Když se tělo (jako koule nebo válec) otáčí ve viskózní kapalině vytváří kolem sebe mezní vrstvu, která vyvolává snadnější šíření kruhového pohybu kapaliny. Jestliže se tělo v kapalině pohybuje rychlostí V, rychlost tenké vrstvy tekutiny přiléhající k tělu je na pohybující se přední straně o něco menší nežli rychlost V a na pohybující se straně zadní je o něco větší. To proto, že rychlost, vzhledem k mezní vrstvě obklopující otáčející se tělo, se odečítá od rychlosti na přední straně a přičítá se rychlosti na zadní straně. Pokud je rotující tělo považováno za neefektivní vzduchové čerpadlo bude mít vzduch vyšší tlak na přední straně.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Již v roce 1672 byl tento jev popsán Isaacem Newtonem, když pozoroval pohyby tenisových míčků na Cambridžské škole. Roku 1742 Benjamin Robins, britský dělostřelecký inženýr, vysvětluje odchylky v trajektorii mušketové střely pomocí Magnusova jevu. Oficiálně byl tento jev popsán německým fyzikem Heinrichem Magnusem v roce 1852.

Příklad rotace míče ve vzduchu[editovat | editovat zdroj]

Následující rovnice ukazuje vztlakovou sílu vyvolanou na míč, který se otáčí kolmo ke směru jeho translačního pohybu.

F = ½pv2ACL

F = síla zdvihnutí
ρ = hustota kapaliny
v = rychlost míče
A = průměr míče

CL = koeficient zdvihu

Koeficient zdvihu může být určen z grafů pomocí Reynoldsova čísla a odstředivými poměry. Pro hladký míč s rotačním poměrem 0,5 až 4,5 je typický koeficient zdvihu mezo 0,2 až 0,6.

Magnusův efekt ve sportu[editovat | editovat zdroj]

Magnusův jev popisuje běžně pozorované odchylky od typických trajektorií například letícího míče. Pozorovat jej můžeme ve fotbale, kriketu, baseballu, golfu či tenise. Ve stolním tenise lze Magnusův jev pozorovat snadno vzhledem k nízké hmotnosti a hustotě míčku. Rakety na stolní tenis jsou obvykle vyrobeny z pryže, kde vzniká maximální přilnavost k míčku a tím pálka může míčku udat rotaci. V air-softu, systém známý jako Hop-Up slouží k vytvoření zadní rotace na vypáleného BB, podobně jako v golfu.

V astronomii[editovat | editovat zdroj]

Existují hypotézy o působení Magnusova jevu na astronomické objekty (planety a galaxie), vykazující rotační a lineární pohyb v prostředí jako sluneční vítr.

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Magnus effect na anglické Wikipedii.

Související články[editovat | editovat zdroj]