Eksperymenty‎ > ‎

"Rogale" Deyny a globalne ocieplenie

Przebieg eksperymentu
1. Z arkusza papieru A3 robimy walec. 
2. Nawijamy na niego dwie nitki o długości około 2 metrów.
3. Unosimy walec w górę i puszczamy trzymając za nitki.
Walec nie spada pionowo, ale zakręca w stronę, w którą się kręci. Dlaczego?

Kazimierz Deyna – jeden z najwybitniejszych polskich piłkarzy – słynął z bramek strzelanych „rogalem” bezpośrednio z rzutów rożnych. Piłka zataczała łuk i wpadała do bramki. Przykład z meczu Polska – Portugalia w eliminacjach MŚ.

Taki ruch piłki to skutek Efektu Magnusa.
Wirująca i poruszająca się względem powietrza piłka sprawia, że z jej jednej strony powietrze przepływa szybciej, a z drugiej wolniej. To wywołuje siłę aerodynamiczną, analogiczną do tej, która unosi samoloty. I ta właśnie siła przesuwa piłkę. 
Poniżej schematyczne przedstawienie strzału na bramkę z rzutu rożnego z wykorzystaniem efektu Magnusa.
Poniższy schemat pokazuje jak układa się powietrze wokół takiej piłki.

Strzałka przerywana pokazuje kierunek ruchu piłki,
strzałka czerwona kierunek wirowania piłki,
a największa strzałka siłę aerodynamiczną powodującą zmianę kierunku lotu piłki.

Globalne ocieplenie
Pewnie niewielu piłkarzy wie i zastanawia się nad efektem Magnusa i jego wpływem na ruch piłki. Ich strzały to efekt nawyków nabranych na tysiącach treningów.
Zjawisko to zauważono podczas prób celności pocisków wystrzeliwanych z gwintowanych luf nadających pociskom ruch wirowy. Opisał to zjawisko niemiecki fizyk Heinrich Magnus w 1852. Chociaż już w 1672 Isaac Newton zaobserwował i wyjaśnił to zjawisko obserwując tenisistów w Cambridge (źródło Wikipedia, to już wtedy grano w tenisa?).

Zjawisko to wykorzystuje się obecnie także przy budowie elektrowni wiatrowych. Elektrownia wykorzystująca efekt Magnusa zamiast zwykłych łopat ma obracające się walce napędzane silnikami elektrycznymi. Taka elektrownia ma dużo zalet:
- większą sprawność (wyższy współczynnik wykorzystania energii wiatru),
- generuje mniejszy hałas (mniejsza prędkość obrotowa),
- stanowią mniejsze zagrożenie dla ptaków.

Przyczyna powstawiania siły kręcącej wiatrak jest taka sama jak w przypadku piłki. Tyle, że zamiast ruchu piłki wobec powietrza, mamy ruch powietrza wokół walca, czyli wiatr.

Zdjęcie tego rodzaju wiatraka, który tak jak inne alternatywne źródła energii "walczy" z globalnym ociepleniem.


Takie wirujące walce na początku XX wieku Anton Flettner użył zamiast żagli do napędu statków. Zdjęcie z Wikipedii:




CoperniKids - eksperymenty dla dzieci z fizyki i innych nauk ścisłych - Warszawa