TR | UK | KK | BE | EN |

Эффект Магнуса

эффект магнуса, чертеж самолета эффект магнуса
Эффект Магнуса — физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа. Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия таких физических явлений, как эффект Бернулли и образования пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта.

Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока, и скорость движения среды уменьшается. Ввиду этой разности скоростей возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают. Такое явление часто применяется в спорте, см., например, специальные удары: топ-спин, сухой лист в футболе или система Hop-Up в страйкболе.

Эффект впервые описан немецким физиком Генрихом Магнусом в 1853 году.

Содержание

  • 1 Формула для расчёта силы
    • 1.1 Идеальная жидкость
    • 1.2 Вязкая жидкость
  • 2 Применение
    • 2.1 Ветрогенераторы
    • 2.2 Турбопаруса на кораблях
  • 3 Примечания
  • 4 Литература
  • 5 Ссылки

Формула для расчёта силы

Идеальная жидкость

Даже если жидкость не обладает внутренним трением (вязкостью), можно рассчитать эффект подъёмной силы.

Пусть шар находится в потоке набегающей на него идеальной жидкости. Скорость потока на бесконечности (вблизи она, конечно, искажается) u → ∞ {\displaystyle {\vec {u}}_{\infty }} . Чтобы сымитировать вращение шара, введём циркуляцию скорости Γ {\displaystyle \Gamma } вокруг него. Исходя из закона Бернулли, можно получить, что полная сила, действующая в таком случае на шар, равна:

R → = − ρ Γ → × u → ∞ {\displaystyle {\vec {R}}=-\rho {\vec {\Gamma }}\times {\vec {u}}_{\infty }} .

Видно, что:

  1. полная сила перпендикулярна потоку, то есть сила сопротивления потока идеальной жидкости на шар равна нулю (парадокс Даламбера)
  2. сила, в зависимости от соотношения направлений циркуляции и скорости потока, сводится к подъёмной или опускающей силе.

Вязкая жидкость

Следующее уравнение описывает необходимые величины для подсчёта подъёмной силы, создаваемой вращением шара в реальной жидкости.

F = 1 2 ρ V 2 A C l {\displaystyle {F}={1 \over 2}{\rho }{V^{2}AC_{l}}} F {\displaystyle F} — подъёмная сила ρ {\displaystyle \rho }  — плотность жидкости. V {\displaystyle V} — скорость шара относительно среды A {\displaystyle A} — поперечная площадь шара C l {\displaystyle {C_{l}}}  — коэффициент подъёмной силы (англ.)

Коэффициент подъёмной силы может быть определён из графиков экспериментальных данных с использованием числа Рейнольдса и коэффициента вращения ((угловая скорость*диаметр)/(2*линейная скорость)). Для коэффициентов вращения от 0,5 до 4,5 коэффициент подъёмной силы находится в диапазоне от 0,2 до 0,6.

Применение

Ветрогенераторы

Ветрогенератор «воздушный ротор» представляет собой привязной аппарат, который поднимается гелием на высоту от 120 до 300 метров)

Турбопаруса на кораблях

E-ship 1

С 1980-х годов эксплуатировалось судно Кусто Алсион со сложным турбопарусом, использующим эффект Магнуса.

С 2010 года эксплуатируется грузовое судно E-Ship 1 с более простыми роторными парусами Антона Флеттнера

Примечания

  1. Странный корабль для ветра // altenerg.ru, 29.09.2009

Литература

  • Л. Прандтль «Эффект Магнуса и ветряной корабль.» (журнал «Успехи физических наук» выпуск 1-2. 1925 г)
  • Л. Прандтль. О движении жидкости при очень малом трении. — 1905.

Ссылки

  • Почему в некоторых видах спорта мяч движется по «невероятным» траекториям? // elementy.ru
  • Физика футбола // technicamolodezhi.ru

чертеж самолета эффект магнуса, эффект магнуса


Эффект Магнуса Информацию О

Эффект Магнуса


  • user icon

    Эффект Магнуса beatiful post thanks!

    29.10.2014


Эффект Магнуса
Эффект Магнуса
Эффект Магнуса Вы просматриваете субъект
Эффект Магнуса что, Эффект Магнуса кто, Эффект Магнуса описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

Случайные Статьи

Эквивалентность массы и энергии

Эквивалентность массы и энергии

Состояниеотпатрулирована Перейти к: навигация, поиск Эта ста...
Honda Legend

Honda Legend

Honda Legend — седан премиум-класса, выпускавшийся компанией Honda с 1984 по 2013 года. Впервые...
Регулярные клирики

Регулярные клирики

Регулярные клирики — в Католической церкви разновидность монашеского ордена, члены которого зан...
Бертрада де Монфор

Бертрада де Монфор

Бертрада де Монфор (фр. Bertrade de Montfort; ок. 1070 — 1115/1116[1], Фонтевро) — до...