Τι είναι το φαινόμενο Magnus;

Το φαινόμενο Magnus είναι ένα φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο δημιουργεί μια ζώνη χαμηλής πίεσης στη μία πλευρά και μια ζώνη υψηλής πίεσης στην άλλη. Αυτή η διαφορά πίεσης προκαλεί μια δύναμη που ωθεί το αντικείμενο προς την κατεύθυνση της ζώνης χαμηλής πίεσης. Το φαινόμενο Magnus πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Gustav Magnus, ο οποίος ήταν ο πρώτος άνθρωπος που ερεύνησε το φαινόμενο. Το φαινόμενο Magnus εξηγεί την καμπυλωτή κίνηση μιας μπάλας ποδοσφαίρου όταν χτυπιέται με περιστροφή, καθώς και την απρόβλεπτη κίνηση μιας μπάλας άρθρωσης στο μπέιζμπολ.

Εκτός από την εκθαμβωτική του εμφάνιση και την αντίθετη φωνή του με ήλιο, ο Ντέιβιντ Μπέκαμ είναι κυρίως γνωστός για τα στροβιλιζόμενα ελεύθερα λακτίσματα του. Αρχικά, αποστασιωνόταν από την μπάλα με μακρινούς βηματισμούς ανάποδα, και μετά, αφού ούρλιαζε το σφύριγμα, έκανε τζόκινγκ προς τα εμπρός και χτυπούσε προσεκτικά την μπάλα με το δεξί του πόδι. Η μπάλα θα έπεφτε στον αέρα, αρχικά προς μια κατεύθυνση που θα την έκανε να φαίνεται σαν να απομακρύνεται από τον στόχο της, αλλά σταδιακά, η μπάλα θα άρχιζε να καμπυλώνεται μέσα .

Η καμπυλόγραμμη τροχιά θα εξαπατούσε τον τερματοφύλακα. η μπάλα θα καμπυλωθεί αρκετά ώστε να την αφήσει να εισχωρήσει στην εσωτερική πλευρά του δοκάρι, προκαλώντας τους Άραβες σχολιαστές να σπάσουν την υπογραφή τους, ακατάληπτες φωνές. Ωστόσο, η πιο δημοφιλής, και αναμφισβήτητα επιδέξιος, από αυτές τις απάτες ήταν το περίφημο «αδύνατον γκολ» που εκτελέστηκε από τον Βραζιλιάνο Ρομπέρτο ​​Κάρλος εναντίον της Γαλλίας στο Παγκόσμιο Κύπελλο του 1997. Μπορείτε να παρακολουθήσετε το εκπληκτικό κατόρθωμα εδώ.

Ρομπέρτο ​​Κάρλος φάουλ. (Φωτογραφία:TSU VideoSport TV
/ youtube)

Αυτό το φαινόμενο, ωστόσο, δεν αφορά αποκλειστικά το ποδόσφαιρο. είναι αρκετά πανταχού παρόν στο ράγκμπι, το τένις, το πινγκ-πονγκ, το μπάσκετ, το μπέιζμπολ και κάθε άλλο άθλημα που περιλαμβάνει μπάλα. Επιπλέον, οι μπάλες δεν στρίβουν απλώς προς μία κατεύθυνση. Τα μπαλάκια στο μπέιζμπολ και στο ποδόσφαιρο αποστρέφονται εξίσου οι παίκτες και οι τερματοφύλακες για την περιβόητη αστάθειά τους. Και οι δύο κινήσεις μπορούν να εξηγηθούν από ένα μόνο εφέ – το φαινόμενο Magnus.

Τι είναι το φαινόμενο Magnus;

Το φαινόμενο πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Γκούσταβ Μάγκνους, ο οποίος ήταν ο πρώτος άνθρωπος που τολμούσε σε μια αυστηρή έρευνα για τη φυσική που συνεπαγόταν. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι ο Ισαάκ Νεύτων ήταν αυτός που αρχικά ανακάλυψε και συνήγαγε την αιτία του. Ενώ παρακολουθούσε έναν αγώνα τένις στο Cambridge, ο Newton παρατήρησε πώς το top-spin μπορούσε να αναγκάσει την μπάλα να πέσει πιο γρήγορα από ό,τι θα περίμενε κανείς. Αντίθετα, το χαϊδεύοντας την μπάλα με συγκεκριμένους τρόπους μεταδίδει πίσω περιστροφή, αναγκάζοντάς την να ανασηκώνεται απαλά και να επιπλέει σε μικρή απόσταση.

Για να καταλάβουμε γιατί, ας κάνουμε το πρώτο πράγμα που απαιτείται για την επίλυση προβλημάτων στη φυσική - σχεδιάστε ένα διάγραμμα.

Το διάγραμμα αντιπροσωπεύει μια μπάλα που χτυπιέται ή ρίχνεται με τρόπο που την ωθεί προς τα εμπρός και την περιστρέφει δεξιόστροφα. Το μοτίβο των βελών στο πεδίο του σίτου αντιπροσωπεύει τη δύναμη έλξης που ασκείται από τον εισερχόμενο άνεμο. Η δύναμη οπισθέλκουσας είναι η αντίσταση που προσφέρει ο άνεμος, η ίδια αντίσταση που νιώθετε όταν αγωνίζεστε με ένα ποδήλατο ή όταν η παλάμη σας βλέπει στον άνεμο όταν την βγάζετε έξω από το παράθυρο ενός αυτοκινήτου που κινείται γρήγορα.

Τώρα, ένα σύμπλεγμα γραμμών τρέχει προς την ίδια κατεύθυνση με τη μία πλευρά της στροβιλιζόμενης μπάλας, και σε αυτήν την περίπτωση, αυτές είναι οι γραμμές κάτω από την μπάλα, ενώ η άλλη πλευρά της μπάλας κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση του ανέμου, συγκρούοντας με την έλξη της γραμμές κατά μέτωπο στην πορεία του. Οι γρήγορες, ανεμπόδιστες γραμμές που κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση δημιουργούν μια περιοχή χαμηλής πίεσης, ενώ οι αναταράξεις στην άλλη πλευρά δημιουργούν μια περιοχή υψηλής πίεσης.

Δύναμη Magnus

Αυτή η διαφορά πίεσης είναι που σπρώχνει την μπάλα προς την κατεύθυνση της περιστροφής, ή πιο τυπικά, προς την κατεύθυνση της διαφοράς πίεσης – από υψηλή πίεση σε χαμηλή πίεση. Αυτή η σταδιακή μπούκλα μπορεί να αποδειχθεί ότι ενθαρρύνεται από μια δύναμη. Η δύναμη απεικονίζεται με ένα βέλος κάθετο στον άξονα περιστροφής, προς την κατεύθυνση της διαφοράς πίεσης. Αυτό ονομάζεται δύναμη Magnus.

Η δύναμη Magnus είναι γνωστό ότι είναι αποτέλεσμα του τρίτου νόμου κίνησης του Νεύτωνα – είναι η ίση και αντίθετη δύναμη που ασκεί ο αέρας στην μπάλα ως αντίδραση στη δύναμη που ασκεί η μπάλα στον αέρα.

Η δύναμη Magnus είναι γνωστό ότι είναι αποτέλεσμα του τρίτου νόμου κίνησης του Νεύτωνα - είναι η ίση και αντίθετη δύναμη που ασκεί ο αέρας στην μπάλα ως αντίδραση στη δύναμη που επιβάλλει η μπάλα στον αέρα. Το αντικείμενο ωθεί τον αέρα προς τη μία κατεύθυνση και, ως αποτέλεσμα, ο αέρας ωθεί το αντικείμενο προς την άλλη κατεύθυνση. Το εφέ Μάγκνους ισχύει για εκτροπή μπάλες του μπέιζμπολ, μπάλες τένις, περιστασιακά μπάλες κρίκετ και ειδικά μπάλες του πινγκ-πονγκ. Το αποτέλεσμα είναι ενισχυμένο και πιο εμφανές στις μπάλες του πινγκ πονγκ λόγω του μικρού τους μεγέθους και της χαμηλής πυκνότητάς τους. Η σωστή επαφή ταλαντεύει την μπάλα πιο ανοιχτά, μακριά από τον αντίπαλο. Η ίδια αρχή εξηγεί επίσης πώς μπορούν να πετάξουν τα αεροπλάνα Flettner.

Κουκέτες

Τέλος, ένα κότσι, είτε στο ποδόσφαιρο είτε στο μπέιζμπολ, οδηγείται από το φαινόμενο Magnus σε μια μπάλα που δεν είναι κλώση. Χωρίς περιστροφές, η μπάλα γίνεται υπάκουη, παραδίδεται στις ιδιοτροπίες της επερχόμενης ριπής. Χωρίς περιστροφές, δεν υπάρχει απόλυτη ή καθιερωμένη διαφορά πίεσης που να καθοδηγεί την κίνηση της μπάλας. Μάλλον, η μπάλα στρίβει και εκτοξεύεται απρόβλεπτα . Αυτό καθιστά την πρόβλεψη της τροχιάς του εξαιρετικά δύσκολη, επομένως ένα κτύπημα δεν μπορεί να διακρίνει πότε η ιδιότροπη μπάλα μπορεί να σκάσει.

Φυσικά, το να πετάξεις ή να κλωτσήσεις ένα κότσι απαιτεί τεράστιες δεξιότητες — πολύ αργά και η μπάλα πέφτει πρόωρα, πολύ γρήγορα και η μπάλα δεν βυθίζεται, με αποτέλεσμα να γίνει ένα προπονητικό σουτ που μπορεί να τρυπηθεί στο πάρκο. Η ακρίβεια, φυσικά, μπορεί να επιτευχθεί μόνο μετά από χρόνια σκόπιμης πρακτικής. Ωστόσο, ακόμη και αυτό μπορεί να μην το εγγυάται.