Efekt Magnusa i spadająca piłka

Pytanie

Pyta Szymon

Wszędzie jest napisane, że efekt Magnusa działa tylko dla małych prędkości, ale ostatnio obejrzałem filmik, który temu zaprzecza
(http://www.geekweek.pl/aktualnosci/23607/efekt-magnusa-w-akcji). Czy to jest efekt Magnusa? Dlaczego zachodzi, jeżeli piłka od koszykówki nie osiąga małych prędkości, tylko przyśpiesza?

Odpowiedź

Odpowiada Piotr Szymczak

Jeśli chodzi o samo fizyczne zjawisko, to przyczyny odchylenia trajektorii ruchu obracającego się obiektu mogą być różne w zależności od prędkości ciała. W szczególności bardzo mocny efekt odchylenia występuje w zakresie prędkości, w którym przepływ warstw powietrza opływającego ciało jest na granicy pomiędzy ruchem laminarnym a turbulentnym. Jeśli ciało wiruje, to prędkości jego różnych punktów względów opływającego go strumienia powietrza są różne — większe tam, gdzie prędkość lotu dodaje się do prędkości ruchu wirowego, a mniejsze — tam gdzie te prędkości odejmują się. W rezultacie może dojść do sytuacji, że warstwy powietrza z jednej strony będą opływały ciało w sposób laminarny, a z przeciwnej strony — turbulentny. Taka asymetryczna sytuacja spowoduje odchylenie strumienia powietrza opływającego ciało (w jednym kierunku), i związane z tym odchylenie toru ruchu ciała (w kierunku przeciwnym). Dokładniejszy opis tych efektów można znaleźć np. tutaj.

Natomiast jeśli chodzi o nazwy zjawisk opisanych powyżej (w szczególności „efekt Magnusa”), to czasem stosuje się różne konwencje. Często sformułowania „efekt Magnusa” używa się w szerszym kontekście, mając na myśli różne efekty, które powodują zmianę toru obracającego się obiektu — w tym sensie nie ma przeciwwskazań, by ta nazwa pojawiła się w opisie wspomnianego filmu. Czasem jednakże mówi się o „klasycznym efekcie Magnusa” w węższym sensie, jako o wyniku uzyskiwanym z rozwiązania równań ruchu cieczy nielepkiej bez rozważania warstwy granicznej, turbulencji, etc. Z kolei w sytuacji, w której dany efekt podkręca piłkę w przeciwnym kierunku niż by to wynikało z „klasycznego efektu Magnusa”, mówi się czasem o „odwrotnym efekcie Magnusa”.