골퍼와 테니스 선수는 회전하는 공이 앞부분이 회전하는 방향으로 정상적인 궤적을 벗어나는 경향을 잘 알고 있습니다. 이 현상을 마그누스 효과라고 합니다. Rayleigh(Vol. I, 343-346)에 따르면 마그누스 효과는 일반적으로 질적으로 다음과 같이 설명됩니다.

공의 회전으로 인해 공에 대한 공기의 국지적 속도는 회전이 앞쪽으로 향하는 쪽보다 뒤쪽으로 향하는 쪽에서 더 큽니다(그림 3 참조). 따라서 베르누이 방정식(3)에 따르면 한쪽 면의 압력은

적고, 이는 관찰된 것과 일치하는 방향으로 결과를 제공합니다.

실린더의 경우에도 회전을 순환과 연관시키는 명확한 방법이 없기 때문에 이 설명에서 정량적 결과를 얻는 것은 매우 어렵습니다. 프란틀은 그가 주장한 것처럼 단일 임계점이 있다는 조건 하에서 순환의 가치가 결정될 때 달성되는 최대 양력을 결정하려는 영웅적인 시도를 했습니다.

이를 바탕으로 그는 최대 계수가 다음과 같다는 것을 발견했습니다.

쌀. 3. 마그누스 효과.

최근 이 값이 초과되었습니다. 이것은 느슨한 추론의 신뢰성이 낮다는 것을 보여주는 또 다른 사실입니다.

마그누스 효과에 대한 기존 설명의 불일치는 다음과 같은 마그누스 효과의 역설을 통해 더욱 명확하게 입증됩니다.

마그누스 효과의 역설. 낮은 회전 속도에서 편향 방향은 실제로 Rayleigh의 설명(그리고 Magnus가 관찰한 것)에 의해 제공된 것과 반대입니다 4).

이러한 마그누스 효과의 역설을 설명하기 위해서는 경계의 난류를 고려해야 할 것 같습니다.

레이어링(layering)은 아직 수학적으로 경계값 문제로 연구할 수 없는 현상입니다. 따라서 낮은 회전 속도에서 실제 전단력을 올바르게 해석하려면 레이놀즈 수를 고려해야 합니다.

'유도' 현상은 마그누스 효과와 유사합니다. 포수들은 회전하는 발사체가 발사되는 수직면에서 벗어나는 경향이 있고 그러한 편향이 발사체 머리의 회전 방향으로 발생한다는 것을 100년 넘게 알고 있었습니다. 그러나 이 현상은 수년 동안 오해되어 왔습니다.

유명한 수학자 푸아송(Poisson)이 한 가지 잘못된 설명을 제안했습니다. 그는 관성으로 인해 발사체의 축이 그림 1에 개략적으로 표시된 것처럼 궤적에 대한 접선 방향보다 뒤떨어져 있다고 믿었습니다. 4, 에이.

쌀. 4. 푸아송에 따른 마그누스 효과의 설명.

따라서 아래면에더 많은 압력이 생성되어야 하며, 따라서 더 많은 마찰이 발생해야 합니다. 그림에 따르면 4, b 이는 관찰된 방향의 편차로 이어져야 합니다. 푸아송 설명의 오류는 테니스 공의 회전에 적용하면 명백해집니다. 편향은 일반적인 마그누스 효과와 반대 방향이 됩니다!

올바른 설명은 다음과 같습니다. 자이로스코프 안정성에 대한 정량적 연구를 사용하여 다음이 확립될 수 있습니다. 안정된 위치포아송이 주장한 것처럼 발사체의 축(오른쪽 나사산 포함)은 궤적의 접선 오른쪽에 위치하며 그 위가 아닙니다. 따라서 발사체의 파생은 주로 발생합니다

유압 및 공기 역학적 효과에 대한 대화를 계속해서 진행해야 합니다. 특별한 관심 1853년에 포탄의 무작위 회전으로 인해 발생하는 포탄 비행 경로의 곡률에 대한 물리적 설명을 제안한 유명한 독일 과학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)의 이름을 딴 효과를 사용합니다. 회전하는 공의 비행은 여러 면에서 축구나 테니스에서 회전된 공의 비행과 유사합니다. 비행 중 공의 회전은 공의 직선 비행 경로에서 방향을 바꾸는 공기역학적 힘을 생성합니다. 뉴턴 경은 테니스의 컷 스트로크에 관해 논평하면서 이 놀라운 공기역학적 효과에 대해 썼습니다.

일반적으로 포탄의 무게 중심은 기하학적 중심과 일치하지 않으므로 발사 시 발사체가 약간 비틀어집니다. 발사 전 포탄 무게 중심의 임의 위치로 인해 포탄 비행 경로가 똑같이 임의적으로 편차가 발생했습니다. 이러한 단점을 알고 있던 포병들은 포탄을 수은에 담근 다음 다음과 같이 표시했습니다. 최고점부력. 표시된 핵을 게이지 핵이라고 불렀습니다.

보정된 포탄을 발사할 때 무게 중심이 아래쪽으로 이동한 상태에서 포탄을 총에 넣었을 때 결과가 "언더슛"인 것으로 나타났습니다. 코어가 무게 중심을 위쪽으로 배치하면 "비행"이 이루어집니다. 따라서 무게중심이 오른쪽에 있으면 발사체의 비행시 오른쪽으로의 이탈이 관찰되고, 발사체의 무게중심이 왼쪽에 있으면 왼쪽으로의 이탈이 관찰되는 것으로 나타났다. 프로이센 포수들은 보정된 포탄 발사에 대한 특별한 지시를 받았습니다.

나중에 그들은 의도적으로 무게 중심이 이동된 코어를 만드는 아이디어를 내놓았습니다. 이러한 발사체는 편심이라고 불리며 이미 1830년에 프로이센과 작센 군대에서 사용되기 시작했습니다. 편심 코어를 포의 둔부에 올바르게 배치함으로써 포신의 위치를 ​​바꾸지 않고도 사거리를 최대 1.5배까지 늘릴 수 있었습니다. 과학자들이 이러한 포병 혁신과 아무런 관련이 없다는 점이 흥미롭습니다.

그러나 계몽된 19세기에는 이해할 수 없는 현상에 대해 '과학적 설명'이 요구되었습니다. 그래서 프로이센 포병들은 대포알의 곡선 비행 경로에 대한 설명을 얻기 위해 떠오르는 공기 역학의 권위자 중 한 명인 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에게 의지했습니다.

Magnus는 문제가 코어의 무게 중심 자체가 변위된 것이 아니라고 제안했습니다. 그는 핵의 회전에서 그 이유를 보았습니다. 그의 가설을 테스트하기 위해 Magnus는 구형이 아닌 원통과 원뿔인 회전체에 강제 공기 흐름을 적용한 일련의 실험실 실험을 수행했습니다. 실린더에서 발생하는 공기역학적 힘은 회전하는 코어를 편향시키는 힘과 동일한 방향으로 작용했습니다.

따라서 Magnus는 실험실 조건에서 직선 비행에서 벗어나는 포탄의 놀라운 효과를 명확하게 시뮬레이션하고 확인한 최초의 물리학자였습니다. 불행하게도 Magnus는 공기역학 실험 중에 정량적 측정을 수행하지 않았으며 편향력의 발생과 포병 연습에서 발생하는 방향과의 일치만 기록했습니다.

엄밀히 말하면, 매그너스는 꼬인 코어의 비행 현상을 정확하게 시뮬레이션하지 못했습니다. 그의 실험에서 회전하는 실린더는 공기의 측면 흐름에 의해 강제로 날아갔습니다. 실제 포병 연습에서는 포탄이 정지된 공중으로 날아갑니다. 베르누이의 정리에 따르면 제트기의 기압은 속도의 제곱에 비례하여 감소합니다. 정체된 공기 중에서 물체가 움직이는 경우에는 제트의 실제 속도가 없으므로 기압 저하가 예상될 수 없습니다.

게다가, Magnus의 실험은 다가오는 제트에 수직으로 실린더에 작용하는 힘을 기록했습니다. 실제로 실린더나 공의 회전은 항력을 증가시켜 발사체의 비행 경로에 큰 영향을 미칩니다.

즉, 마그누스의 힘은 엄밀히 말하면 비행 경로에 직각으로 작용하는 것이 아니라, 마그누스가 탐색하지 않은 특정 각도에서 작용한다는 것입니다.

마그누스 당시 물리학자들 사이에는 강체의 실제 비행에 내재된 물리적 현상과 바람이 정지된 물체에 부딪힐 때 발생하는 현상의 동일성에 대한 개념이 아직 없었습니다. 따라서 공기역학의 선구자들은 모형을 떨어뜨려 첫 번째 실험을 수행했습니다. 높은 고도, 이를 통해 실제 비행 효과를 시뮬레이션합니다. 예를 들어 에펠은 공기 역학적 실험에 자신의 타워를 적극적으로 사용했습니다.

그리고 불과 몇 년 후, 고체와 액체 또는 기체의 흐름이 상호 작용하는 동안 발생하는 공기 역학적 힘은 흐름이 고정된 물체에 충돌할 때와 물체가 고정된 매질에서 움직일 때 모두 거의 동일하다는 것이 예기치 않게 분명해졌습니다. . 그리고 이 정체성은 실제 고속 압력을 갖는 제트 흐름에 유효한 베르누이의 정리에 무의식적으로 의문을 제기했지만 베르누이의 공식을 통해 주변 흐름의 결과를 동일하게 성공적으로 예측할 수 있었기 때문에 공기 역학자 중 누구도 더 깊이 파고 들지 않았습니다. 실제로 움직이는 것이 무엇인지(흐름이든 고체든)에 상관없이 몸체입니다.

20세기 초 괴팅겐 실험실에서 루트비히 프란틀(Ludwig Prandtl)은 힘과 속도 측정을 통해 마그누스 힘에 대한 진지한 실험실 연구를 수행한 최초의 과학자였습니다.

첫 번째 일련의 실험에서는 실린더의 회전 속도가 느렸기 때문에 이러한 실험은 새로운 것을 가져오지 못했고 단지 Magnus의 질적 결론을 확인했을 뿐입니다. 가장 흥미로운 것은 실린더 표면의 주변 속도가 다가오는 공기 흐름 속도보다 몇 배 더 높았을 때 빠르게 회전하는 실린더를 불어 넣는 실험에서 시작되었습니다.

회전하는 실린더에 작용하는 편향력의 비정상적으로 높은 값이 처음으로 발견된 곳이 바로 여기였습니다.

유동 속도에 대한 원주 회전 속도의 5배 초과로 실린더 단면의 평방 미터당 계산된 회전 실린더의 공기 역학적 힘은 날개에 작용하는 공기 역학적 힘보다 10배 더 큰 것으로 나타났습니다. 좋은 공기 역학적 프로필.

즉, 회전하는 로터의 추력은 비행기 날개의 양력보다 훨씬 더 높은 것으로 나타났습니다!

프란틀은 회전하는 원통 주위를 유동할 때 발생하는 믿을 수 없을 정도로 큰 공기역학적 힘을 베르누이의 정리에 기초하여 설명하려고 했습니다. 이에 따르면 액체나 기체 흐름의 압력은 유속이 증가함에 따라 급격하게 떨어집니다. 그러나 이 설명은 유선형 표면의 압력 강하가 유속이 아니라 상대 유속에 달려 있다는 것이 수많은 공기 역학적 실험을 통해 명확하게 입증되었기 때문에 그다지 설득력이 없습니다.

실린더가 흐름에 대해 역회전하면 상대 흐름 속도가 증가하므로 진공은 최대가 되어야 합니다. 흐름을 기준으로 회전하면 흐름의 상대 속도가 감소하므로 진공은 최소화되어야 합니다.

실제로는 모든 것이 정반대로 발생합니다. 동시 회전 영역에서는 진공이 최대이고 역 회전 영역에서는 진공이 최소화됩니다.

그렇다면 회전하는 실린더에 바람을 불어 넣을 때 추력은 어떻게 생성됩니까?

Magnus는 측면 공기 흐름이 없는 회전 실린더를 검사했을 때 실린더 표면 근처에서 압력 강하가 있음을 발견했습니다. 실린더 옆에 놓인 양초의 불꽃이 실린더 표면에 눌려졌습니다.

관성력의 영향으로 벽 근처의 공기층이 회전 표면에서 이탈하여 분리 영역에 진공이 생성되는 경향이 있습니다.

즉, 희박화는 베르누이의 정리에서 언급된 것처럼 제트 속도 자체의 결과가 아니라 제트의 곡선 궤적의 결과입니다.

로터가 측면에서 날아가면 다가오는 흐름이 벽 층의 이동 방향과 일치하는 영역에서 공기 소용돌이의 추가 스핀업이 발생하여 희박 깊이가 증가합니다.

반대로 벽 층에 비해 측면 흐름의 역방향 이동 영역에서는 소용돌이 회전 속도가 느려지고 희박 깊이가 감소하는 것이 관찰됩니다. 로터 영역 전체에 걸쳐 진공 깊이가 불균일하면 결과적으로 측면 힘(마그누스 힘)이 나타납니다. 그러나 로터 표면 전체에는 진공이 존재합니다.

아마도 Prandtl 실험의 가장 중요한 결과는 변칙적으로 사용하는 가능성일 것입니다. 큰 힘배를 추진하기 위해 회전하는 로터에. 사실, 이 아이디어는 Prandtl 자신이 아니라 그의 동포 엔지니어 Anton Flettner가 생각한 것입니다. 이에 대해서는 다음 페이지에서 별도로 이야기하겠습니다.

이고르 유리예비치 쿨리코프

Nina Nikolaevna Andreeva가 준비를 도와드릴 것입니다.
당신의 발명품에 대한 특허

호주에서는 아마추어 물리학자들이 마그누스 효과가 실제로 나타나는 것을 보여주었습니다. YouTube에 게시된 실험 영상은 조회수 900만 회 이상을 기록했습니다.

마그누스 효과는 회전하는 물체 주위에 액체나 기체의 흐름이 흐를 때 발생하는 물리적 현상입니다. 날아다니는 둥근 몸체가 회전하면 근처의 공기층이 그 주위를 순환하기 시작합니다. 결과적으로 비행 중에 신체의 움직임 방향이 변경됩니다.

아마추어 물리학자들은 실험을 수행하기 위해 높이 126.5m의 댐과 일반 농구공을 선택했습니다. 처음에 공은 단순히 아래로 던져졌고, 댐과 평행하게 날아가 표시된 지점에 떨어졌습니다. 두 번째로 공이 떨어졌을 때 축을 중심으로 약간 회전했습니다. 날아가는 공은 특이한 궤적을 따라 날아가서 마그누스 효과를 분명히 보여주었습니다.

마그누스 효과는 일부에서 그 이유를 설명합니다. 스포츠 대회예를 들어 축구에서 공은 이상한 궤적을 따라 날아갑니다. "비정상적인" 볼 비행의 가장 눈에 띄는 예는 1997년 6월 3일 브라질과 프랑스 국가대표팀 간의 경기에서 축구선수 로베르토 카를로스의 프리킥 이후에 관찰될 수 있습니다.

터보 돛을 달고 있는 배!

유명한 다큐멘터리 시리즈 "쿠스토 팀의 수중 오디세이"는 1960년대와 1970년대 프랑스의 위대한 해양학자가 촬영했습니다. Cousteau의 주함은 영국 지뢰 찾기 Calypso에서 개조되었습니다. 그러나 후속 영화 중 하나 인 "세계의 재발견"에는 요트 "Halcyone"이라는 또 다른 배가 등장했습니다.

그녀를 보면서 많은 TV 시청자들은 요트에 어떤 종류의 이상한 파이프가 설치되어 있는지 스스로에게 질문했습니다.... 아마도 이것은 보일러 또는 추진 시스템의 파이프일까요? 이것이 항해... 터보돛...이라는 사실을 알게 된다면 얼마나 놀랄지 상상해 보십시오.

Cousteau 재단은 1985년에 요트 Alcyone를 인수했으며, 이 배는 연구용 선박이 아니라 원래 선박 추진 시스템인 터보세일의 효율성을 연구하기 위한 기반으로 간주되었습니다. 그리고 11년 후, 전설적인 칼립소(Calypso)가 침몰했을 때, 알키오네(Alkyone)는 탐험의 주요 선박으로 자리를 잡았습니다. 그런데 오늘날 칼립소(Calypso)가 세워지고 반쯤 약탈된 상태로 콩카르노(Concarneau) 항구에 서 있습니다.

사실 터보세일은 쿠스토가 발명한 것입니다. 스쿠버 장비, 수중 접시 및 기타 탐사용 장치도 포함됩니다. 바다의 깊이그리고 세계 해양의 표면. 이 아이디어는 1980년대 초반에 탄생했으며 가장 환경 친화적이면서 동시에 편리하고 현대적인 물새 추진 장치를 만드는 것이었습니다. 풍력발전의 이용은 가장 유망한 연구분야인 것 같았다. 하지만 문제는 다음과 같습니다. 인류는 수천 년 전에 돛을 발명했습니다. 이보다 더 간단하고 논리적인 것이 무엇일까요?

물론 쿠스토와 회사는 돛만으로 추진되는 배를 만드는 것이 불가능하다는 것을 알고 있었습니다. 더 정확하게는 아마도 주행 성능이 매우 평범하고 날씨와 바람의 방향에 따라 달라질 것입니다. 따라서 처음에는 새로운 "돛"이 기존 디젤 엔진을 보조하는 데 사용되는 보조 동력일 뿐이라는 것이 계획되었습니다. 동시에 터보세일은 소비량을 크게 줄여줍니다. 디젤 연료, 강한 바람이 불면 선박의 유일한 추진 장치가 될 수 있습니다. 그리고 연구원 팀은 조선에 심각한 공헌을 한 유명한 항공기 설계자인 독일 엔지니어 Anton Flettner의 발명품을 과거로 살펴보았습니다.

터보세일은 특수 펌프가 장착된 속이 빈 실린더입니다. 펌프는 터보세일의 한쪽 면에 진공을 생성하여 세일 내부의 공기를 펌핑하고, 외부 공기는 터보세일 주위로 흐르기 시작합니다. 다른 속도로그리고 배는 기압에 수직인 방향으로 움직이기 시작합니다. 이는 비행기 날개에 작용하는 양력을 매우 연상시킵니다. 날개 아래에서 압력이 더 커지고 비행기가 위로 밀려납니다. 터보세일을 사용하면 펌프 동력이 충분하다면 배가 어떤 바람에도 맞서 움직일 수 있습니다. 기존 선박용 엔진의 보조 시스템으로 사용됩니다. Cousteau 팀 "Halcyon"의 선박에 설치된 두 개의 터보세일을 사용하면 최대 50%의 연료를 절약할 수 있습니다.

Flettner 로터와 마그누스 효과

1922년 9월 16일, Anton Flettner는 소위 회전 용기에 대한 독일 특허를 받았습니다. 그리고 1924년 10월 실험용 회전선 Buckau가 킬에 있는 Friedrich Krupp 조선 회사의 활주로를 떠났습니다. 사실, 스쿠너는 처음부터 제작되지 않았습니다. Flettner 로터를 설치하기 전에는 일반 범선이었습니다.

Flettner의 아이디어는 소위 마그누스 효과(Magnus effect)를 사용하는 것이었습니다. 그 본질은 다음과 같습니다. 공기(또는 액체) 흐름이 회전하는 몸체 주위로 흐를 때 흐름 방향에 수직인 힘이 생성되어 몸체에 작용합니다. . 사실 회전하는 물체는 자신 주위에 소용돌이 운동을 생성합니다. 소용돌이의 방향이 액체나 기체의 흐름 방향과 일치하는 물체 쪽에서는 매질의 속도가 증가하고 반대쪽에서는 감소합니다. 압력 차이는 회전 방향과 흐름 방향이 반대인 쪽에서 일치하는 쪽으로 향하는 횡력을 생성합니다.

독일 엔지니어의 발전에 관한 기사에서 Louis Prandtl은 "Flettner의 바람 배는 유난히 열성적인 신문 선전 덕분에 모든 사람의 입술에 있습니다. "라고 썼습니다.

이 효과는 1852년 베를린의 물리학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에 의해 발견되었습니다.

마그누스 효과

독일의 항공공학자이자 발명가인 Anton Flettner(1885~1961)는 해양 역사에 돛을 교체하려는 사람으로 기록되었습니다. 그는 대서양과 인도양을 횡단하는 범선을 타고 오랫동안 여행할 기회를 가졌습니다. 그 시대에는 범선의 돛대에 많은 돛이 설치되었습니다. 항해 장비는 비싸고 복잡했으며 공기역학적으로 그다지 효율적이지 않았습니다. 폭풍 중에도 40-50 미터 높이의 돛을 처리해야했던 선원들은 끊임없는 위험에 직면했습니다.

항해 중에 젊은 엔지니어는 많은 노력이 필요한 돛을 더 간단하지만 효과적인 장치로 교체하려는 아이디어를 얻었습니다. 이 장치의 주요 추진력은 바람이기도 합니다. 이에 대해 생각하면서 그는 동포인 물리학자 하인리히 구스타프 마그누스(1802~1870)가 수행한 공기역학 실험을 떠올렸다. 그들은 공기 흐름 속에서 실린더가 회전할 때 실린더의 회전 방향에 따른 방향으로 횡력이 발생한다는 것을 발견했습니다(마그누스 효과).

그의 고전적인 실험 중 하나는 다음과 같습니다. “황동 원통은 두 지점 사이에서 회전할 수 있습니다. 상단에서와 같이 코드를 통해 실린더에 빠른 회전이 전달되었습니다.

회전하는 실린더는 쉽게 회전할 수 있는 프레임에 배치되었습니다. 작은 공기 흐름을 사용하여 이 시스템에 강한 공기 흐름을 방출했습니다. 원심 펌프. 실린더는 공기 흐름과 실린더 축에 수직 인 방향으로 벗어 났으며 회전 방향과 흐름이 동일한 방향으로 벗어났습니다."(L. Prandtl "The Magnus Effect and the Wind Ship", 1925 ).

A. Flettner는 선박에 설치된 회전 실린더로 돛을 교체할 수 있다고 즉시 생각했습니다.

실린더 표면이 공기 흐름의 반대 방향으로 움직이는 경우 풍속은 감소하고 압력은 증가하는 것으로 나타났습니다. 실린더 반대편에서는 그 반대가 적용됩니다. 즉, 공기 흐름 속도가 증가하고 압력이 떨어집니다. 이러한 압력 차이는 다른 측면실린더는 배를 움직이게 하는 원동력이다. 이것이 바람의 힘을 이용해 선박을 추진시키는 회전장비의 기본 작동원리이다. 모든 것이 매우 간단하지만 A. Flettner만이 "지나가지 않았습니다". Magnus 효과는 반세기 이상 동안 알려져 왔습니다.

그는 1923년 베를린 근처의 호수에서 이 계획을 실행하기 시작했습니다. 사실, Flettner는 다소 간단한 일을 했습니다. 그는 길이 1m의 테스트 보트에 높이 1m, 직경 15cm 정도의 종이 실린더 로터를 설치하고 시계 메커니즘을 적용하여 회전시켰습니다. 그리고 배는 항해했습니다.

범선의 선장은 A. Flettner의 실린더를 조롱했는데, 그는 돛을 교체하고 싶었습니다. 발명가는 자신의 발명품에 대해 부유한 예술 후원자들의 관심을 끌었습니다. 1924년에는 3개의 마스트 대신 2개의 회전 실린더가 54m 스쿠너 Buckau에 장착되었습니다. 이 실린더는 45마력 디젤 발전기에 의해 회전되었습니다.

Bukau의 로터는 전기 모터로 구동되었습니다. 사실 매그너스의 고전적 실험과 디자인에는 별 차이가 없었다. 로터가 바람을 향해 회전하는 쪽에 영역이 생겼습니다. 고혈압, 반대쪽에서 - 감소합니다. 그 결과 힘이 배를 움직였습니다. 더욱이, 이 힘은 고정된 로터에 가해지는 풍압의 힘보다 약 50배 더 ​​컸습니다!

이것은 Flettner에게 엄청난 전망을 열어주었습니다. 무엇보다도 로터의 면적과 질량은 세일 리그의 면적보다 몇 배 더 작아서 동일한 추진력을 제공합니다. 로터는 제어하기가 훨씬 쉬웠고 생산 비용도 상당히 저렴했습니다. 위에서 Flettner는 판형 평면으로 로터를 덮었습니다. 이는 로터에 대한 공기 흐름의 올바른 방향으로 인해 구동력을 약 두 배로 늘렸습니다. Bukau용 로터의 최적 높이와 직경은 풍동에서 미래 선박의 모델을 불어 넣어 계산되었습니다.

쿠스토의 터보세일러 - 2011년 현재 Alkyone은 Cousteau 터보세일을 갖춘 세계 유일의 선박입니다. 1997년 위대한 해양학자의 죽음으로 두 번째 유사한 선박인 Calypso II의 건조가 중단되었고 다른 조선소들은 특이한 설계를 경계하고 있습니다.

Flettner 로터의 성능은 매우 뛰어났습니다. 기존 범선과 달리 회전선은 악천후와 강한 측면 바람을 거의 두려워하지 않았으며 역풍에 대해 25도 각도로 교대로 쉽게 항해할 수 있었습니다(기존 항해의 경우 한계는 약 45도임). 2개의 원통형 로터(높이 13.1m, 직경 1.5m)를 사용하여 선박의 균형을 완벽하게 맞출 수 있었으며 구조 조정 이전의 Bukau 범선보다 더 안정적인 것으로 나타났습니다.

테스트는 폭풍우가 치는 조용한 조건에서 고의적인 과부하가 걸린 상태에서 수행되었으며 심각한 결함은 확인되지 않았습니다. 선박의 이동에 가장 유리한 방향은 선박의 축과 정확히 수직인 바람의 방향이었고, 이동 방향(전진 또는 후진)은 로터의 회전 방향에 따라 결정되었습니다.

1925년 2월 중순, 돛 대신 Flettner 로터를 장착한 스쿠너 Buckau가 단치히(현 그단스크)를 떠나 스코틀랜드로 향했습니다. 날씨가 좋지 않아 대부분의 범선이 감히 항구를 떠나지 못했습니다. 북해에서 "Buckau"는 진지하게 싸워야했습니다. 강한 바람큰 파도가 있었지만 스쿠너는 다른 범선보다 덜 기울어졌습니다.

이 항해 중에는 바람의 세기나 방향에 따라 돛을 바꾸기 위해 갑판에 있는 승무원을 불러야 할 필요가 없었습니다. 필요한 것은 조타실을 떠나지 않고도 로터의 활동을 제어할 수 있는 시계 내비게이터 한 명뿐이었습니다. 이전에는 돛대가 3개인 스쿠너의 승무원은 최소 20명으로 구성되었으나, 회전선으로 전환한 후에는 10명이면 충분했습니다.

같은 해에 조선소는 3개의 17미터 로터로 구동되는 강력한 화물선 Barbara라는 두 번째 회전선을 건조했습니다. 동시에 각 로터에는 출력이 35hp에 불과한 소형 모터 하나면 충분했습니다. (에 최대 속도각 로터의 회전은 160rpm)! 로터의 추력은 약 1000마력의 출력을 가진 기존 선박용 디젤 엔진과 결합된 스크류 프로펠러의 추력과 동일했습니다. 그러나 선박에는 디젤도 존재했습니다. 로터 외에도 프로펠러를 구동했습니다(평온한 날씨의 경우 유일한 추진 장치로 남아 있음).

유망한 경험으로 인해 함부르크의 해운 회사인 Rob.M.Sloman은 1926년에 Barbara를 건조했습니다. 터보세일(Flettner 로터)을 장착하는 것이 미리 계획되었습니다. 길이 90m, 폭 13m의 선박에 높이 약 17m의 로터 3개가 장착됐다.

"Barbara"는 계획대로 과일을 이탈리아에서 함부르크까지 성공적으로 운송했습니다. 항해의 약 30~40%는 바람에 의해 추진되었습니다. 4~6포인트의 바람으로 "Barbara"는 13노트의 속도를 냈습니다.

계획은 대서양에서 더 긴 항해를 위해 회전 선박을 테스트하는 것이었습니다.

그러나 1920년대 후반에 대공황이 닥쳤다. 1929년에 전세 회사는 Barbara의 임대를 계속 거부했고 그녀는 매각되었습니다. 새 소유자로터를 제거하고 전통적인 방식에 따라 선박을 다시 장착했습니다. 그럼에도 불구하고 로터는 바람에 의존하기 때문에 기존 디젤 발전소와 결합하여 스크류 프로펠러보다 열등했습니다. 특정 제한 사항힘과 속도면에서요. Flettner는 보다 진보된 연구에 눈을 돌렸고 Baden-Baden호는 결국 1931년 카리브해에서 발생한 폭풍으로 인해 침몰했습니다. 그리고 그들은 오랫동안 로터 세일을 잊어버렸습니다...

회전선의 시작은 꽤 성공적인 것처럼 보였지만 개발되지 않아 오랫동안 잊혀졌습니다. 왜? 첫째, 회전 선박의 "아버지"인 A. Flettner는 헬리콥터 제작에 뛰어 들었고 해상 운송에 대한 관심을 중단했습니다. 둘째, 모든 장점에도 불구하고 회전식 선박은 고유한 단점을 지닌 범선으로 남아 있으며, 그 주요 원인은 바람에 대한 의존성입니다.

Flettner 로터는 과학자들이 기후 온난화를 완화하고 오염을 줄이며 보다 합리적인 연료 소비를 위한 다양한 조치를 제안하기 시작한 20세기 80년대에 다시 관심을 갖게 되었습니다. 그들을 가장 먼저 기억한 사람 중 한 명은 심해 탐험가인 프랑스인 Jacques-Yves Cousteau(1910-1997)였습니다. 터보세일 시스템의 작동을 테스트하고 점점 더 비싼 연료 소비를 줄이기 위해 2개의 돛대를 갖춘 쌍동선 "Alcyone"(Alcyone은 바람의 신 Aeolus의 딸입니다)을 회전식 선박으로 전환했습니다. 1985년에 출항한 그는 캐나다와 미국, 케이프 혼(Cape Horn), 호주와 인도네시아, 마다가스카르와 마다가스카르를 방문했습니다. 남아프리카. 그는 카스피해로 이동해 그곳에서 3개월 동안 항해하며 다양한 연구를 했다. Alcyone은 여전히 ​​두 개의 서로 다른 추진 시스템, 즉 두 개의 디젤 엔진과 두 개의 터보 돛을 사용합니다.

터보세일 쿠스토

범선도 20세기 전반에 걸쳐 제작되었습니다. 이러한 유형의 현대식 선박에서는 전기 모터를 사용하여 돛을 펼치고 신소재를 사용하여 디자인이 훨씬 더 가벼워졌습니다. 그러나 범선은 범선이며, 풍력 에너지를 근본적으로 새로운 방식으로 사용하려는 아이디어는 Flettner 시대부터 진행되었습니다. 그리고 그것은 지칠 줄 모르는 모험가이자 탐험가인 Jacques-Yves Cousteau에 의해 선택되었습니다.

1986년 12월 23일, 기사 시작 부분에서 언급한 Halcyone이 출시된 후 Cousteau와 그의 동료 Lucien Malavard 및 Bertrand Charrier는 "움직이는 액체 또는 가스를 사용하여 힘을 생성하는 장치"에 대한 공동 특허 번호 US4630997을 받았습니다. .” 일반적인 설명다음과 같이 들립니다. “장치는 특정 방향으로 움직이는 매체에 배치됩니다. 이 경우 첫 번째에 수직인 방향으로 작용하는 힘이 발생합니다. 이 장치는 추진력이 돛 면적에 비례하는 거대한 돛의 사용을 방지합니다.” Cousteau 터보세일과 Flettner 로터 세일의 차이점은 무엇입니까?

횡단면에서 터보세일은 끝이 둥글고 길쭉한 물방울과 같습니다. "드롭"의 측면에는 공기 흡입구 그릴이 있으며, 그 중 하나를 통해 (앞으로 또는 뒤로 이동해야 하는지에 따라) 공기가 흡입됩니다. 공기 흡입구로 바람을 최대한 효과적으로 흡입하기 위해 전기 모터로 구동되는 소형 팬이 터보세일에 설치됩니다.

이는 터보세일의 평면에서 분리되는 순간 공기 흐름을 흡입하여 돛의 풍하측에서 공기 이동 속도를 인위적으로 증가시킵니다. 이는 터보세일의 한쪽 면에 진공을 생성하는 동시에 난류 소용돌이의 형성을 방지합니다. 그리고 나서 마그누스 효과가 작용합니다. 한쪽의 희박화로 인해 선박이 움직일 수 있는 측면 힘이 발생합니다. 실제로 터보세일은 수직으로 배치된 항공기 날개로, 적어도 그 생성 원리는 추진력비행기에서 양력을 생성하는 원리와 유사합니다. 터보세일은 항상 바람이 가장 많이 부는 쪽을 향하도록 하기 위해 특수 센서를 장착하고 턴테이블에 설치합니다. 그건 그렇고, Cousteau의 특허는 팬뿐만 아니라 예를 들어 공기 펌프에 의해서도 터보세일 내부에서 공기가 흡입될 수 있음을 의미합니다. 따라서 Cousteau는 후속 "발명가"를 위해 문을 닫았습니다.

실제로 Cousteau는 1981년 쌍동선 "Windmill"(Moulin à Vent)에서 터보세일 프로토타입을 처음 테스트했습니다. 가장 큰 성공적인 항해쌍동선은 더 큰 탐험선의 감독하에 탕헤르(모로코)에서 뉴욕까지의 여행이었습니다.

그리고 1985년 4월, 터보세일을 장착한 최초의 본격적인 선박인 Halcyone이 라로셸 항구에서 진수되었습니다. 현재 그녀는 여전히 이동 중이며 오늘날 Cousteau 팀 소함대의 기함(사실 유일한 대형 선박)입니다. 터보세일은 유일한 추진력 역할을 하는 것이 아니라 두 개의 디젤 엔진과
여러 개의 나사 (그런데 연료 소비를 약 1/3로 줄일 수 있음). 위대한 해양학자가 살아 있었다면 아마도 비슷한 배를 여러 척 더 만들었을 것입니다. 그러나 쿠스토가 떠난 후 동료들의 열정은 눈에 띄게 약해졌습니다.

1997년 사망하기 직전에 Cousteau는 터보 세일을 갖춘 Calypso II 선박 프로젝트에 적극적으로 참여했지만 완료할 시간이 없었습니다. 최신 데이터에 따르면 2011년 겨울 알키오네는 카엔(Kaen) 항구에 정박해 새로운 탐험을 기다리고 있었다.

그리고 다시 플래트너

오늘날 Flettner의 아이디어를 되살리고 로터 세일을 널리 보급하려는 시도가 이루어지고 있습니다. 예를 들어 함부르크의 유명한 회사인 Blohm + Voss는 1973년 석유 위기 이후 회전식 유조선의 개발을 적극적으로 시작했지만 1986년 경제적 요인으로 인해 이 프로젝트가 중단되었습니다. 그런 다음 일련의 아마추어 디자인이있었습니다.

2007년에 플렌스부르크 대학교(University of Flensburg) 학생들은 로터 세일(Uni-cat Flensburg)로 추진되는 쌍동선을 제작했습니다.

2010년에는 로터 세일이 장착된 역사상 세 번째 선박인 E-Ship1 대형 트럭이 등장했습니다. 이 선박은 세계 최대 풍력 발전기 제조업체 중 하나인 Enercon을 위해 제작되었습니다. 2010년 7월 6일, 이 배는 처음으로 진수되어 엠덴(Emden)에서 브레머하펜(Bremerhaven)까지 짧은 항해를 했습니다. 그리고 이미 8월에 그는 9대의 풍력 발전기를 싣고 아일랜드로 첫 항해를 떠났습니다. 선박에는 4개의 Flettner 로터가 장착되어 있으며, 날씨가 잔잔할 경우 추가 출력을 위해 전통적인 추진 시스템도 물론 사용됩니다. 하지만 로터 세일은 보조 추진 역할만 합니다. 130미터 트럭의 경우 로터 세일의 출력은 적절한 속도를 내기에는 충분하지 않습니다. 엔진은 9개의 미쓰비시 동력 장치로 구동되며 로터는 배기 가스 에너지를 사용하는 지멘스 증기 터빈으로 구동됩니다. 로터 세일은 16노트의 속도에서 연료를 30~40% 절약할 수 있습니다.

그러나 Cousteau의 터보세일은 여전히 ​​일부 망각 속에 남아 있습니다. 오늘날 "Halcyone"은 이러한 유형의 추진력을 갖춘 유일한 대형 선박입니다. 독일 조선소의 경험은 마그누스 효과에 의해 구동되는 돛이라는 주제를 더욱 발전시키는 것이 합리적인지 여부를 보여줄 것입니다. 가장 중요한 것은 이에 대한 경제적 정당성을 찾고 그 효과를 입증하는 것입니다. 그리고 나서, 보시다시피, 모든 세계 해운은 150여년 전에 한 재능 있는 독일 과학자가 설명한 원칙으로 전환될 것입니다.

2010년 북해에서는 이상한 선박 'E-Ship 1'이 목격됐다. 상부 데크에는 4개의 크고 둥근 굴뚝이 있지만 굴뚝에서는 연기가 피어오르지 않습니다. 이것은 전통적인 돛을 대체한 소위 Flettner 로터입니다.

세계 최대 풍력 발전소 제조업체인 Enercon은 2010년 8월 2일 킬의 Lindenau 조선소에서 길이 130m, 폭 22m의 회전 선박을 진수했습니다. 이 선박은 나중에 E-Ship 1로 명명되었습니다. 그 후 북해와 지중해에서 성공적으로 테스트되었으며 현재 풍력 발전기를 생산하는 독일에서 다른 유럽 국가로 운송하고 있습니다. 이 선박은 시속 17노트(32km/h)의 속도에 도달하고 동시에 9,000톤 이상의 화물을 운송하며 승무원은 15명입니다.

연료 소비와 배출을 줄이는 기술을 개발하는 싱가포르 소재 조선업체 Wind Again은 유조선과 화물선에 특별히 설계된 Flettner 로터(접이식)를 설치할 것을 제안합니다. 연료 소비를 30~40% 줄이고 3~5년 안에 비용을 지불하게 됩니다.

핀란드 해양 엔지니어링 회사인 Wartsila는 이미 크루즈 페리에 터보세일을 설치할 계획입니다. 이는 핀란드 페리 운영사인 Viking Line이 연료 소비와 오염을 줄이려는 바람에 따른 것입니다. 환경.

유람선에 Flettner 로터를 사용하는 방법은 독일 Flensburg 대학에서 연구 중입니다. 유가 상승과 우려할 만큼 온난화된 기후는 풍력 터빈의 복귀에 유리한 조건을 조성하고 있는 것으로 보입니다.

Cloudia의 John Marples가 디자인한 요트는 재건된 Searunner 34 트라이마란입니다. 이 요트는 2008년 2월 미국 플로리다주 포트 피어스에서 첫 번째 테스트를 거쳤으며 제작 자금은 Discovery TV 채널에서 조달되었습니다. "Claudia"는 믿을 수 없을 정도로 기동성이 뛰어났습니다. 멈추고 켜졌습니다. 뒤집다몇 초 만에 바람에 약 15° 각도로 자유롭게 움직였습니다. 기존 Flettner 로터에 비해 눈에 띄게 성능이 향상된 것은 삼동선의 전면 및 후면 로터에 설치된 추가 가로 디스크 때문입니다.

모두가 축구나 테니스에서 공이 놀라운 궤적을 따라 날아가는 모습을 본 적이 있습니다. 왜 이런 일이 발생합니까? 기억이 안나요 학교 커리큘럼, 그들은 그것에 대해 우리에게 무엇을 말할까요? 우리는 항상 그것을 단순히 "뒤틀린"이라고 불렀습니다. 그러면 날아가는 공이 지그재그를 나타내는 힘은 무엇입니까?

이제 우리는 이 모든 것을 알아낼 것입니다...

이 효과는 1853년 독일의 물리학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에 의해 발견되었습니다. 이 현상의 본질은 공이 회전할 때 공 주위에 공기 소용돌이가 생성된다는 것입니다. 물체의 한쪽에서 소용돌이의 방향은 주위 흐름의 방향과 일치하고 이 쪽의 매질 속도는 증가합니다. 물체의 반대편에서는 소용돌이의 방향이 흐름의 방향과 반대가 되어 매질의 속도가 감소합니다. 이러한 속도 차이는 비행 경로를 변경하는 측면 힘을 생성합니다. 이 현상은 스포츠에서 자주 사용됩니다. 특수 공격: 축구의 탑 스핀, 드라이 시트 또는 에어소프트의 홉업 시스템.

마그누스 효과는 이 영상에 잘 설명되어 있습니다. 높은 곳에서 수직으로 아래로 던져진 농구공은 회전을 하게 되면 궤적이 바뀌면서 한동안 수평으로 날아갑니다.

마그누스 효과는 호주의 한 댐에서 입증되었습니다. 처음에는 농구공이 그녀에게서 던져져 거의 직선으로 날아가서 의도한 지점에 떨어졌습니다. 그런 다음 공이 약간 비틀리면서 두 번째로 댐에서 던져졌습니다(그런데 축구 선수는 "뒤틀린" 공을 제공할 때 종종 마그누스 효과에 직면합니다). 이 경우 개체가 비정상적으로 동작했습니다. 시연영상 물리적 현상 YouTube 호스팅에 게시되어 불과 며칠 만에 조회수 900만 회 이상, 댓글 수 약 150만 개를 기록했습니다.

쌀. 1 1 - 경계층

상대 속도 V0로 병진 이동(비회전)하는 실린더는 와류가 아닌 층류에 의해 주위를 흐릅니다(그림 1b).

원통이 회전하면서 동시에 병진 이동하면 원통을 둘러싼 두 흐름이 서로 겹쳐서 원통 주위에 결과 흐름이 생성됩니다(그림 1c).

실린더가 회전하면 액체도 움직이기 시작합니다. 경계층의 움직임은 소용돌이입니다. 그것은 회전이 중첩된 잠재적인 움직임으로 구성됩니다. 실린더 상단에서는 흐름 방향이 실린더의 회전 방향과 일치하고 하단에서는 그 반대입니다. 원통 상단 경계층의 입자는 흐름에 의해 가속되어 경계층이 분리되는 것을 방지합니다. 아래에서 흐름은 경계층의 움직임을 느리게 하여 분리를 촉진합니다. 경계층의 분리된 부분은 소용돌이 형태의 흐름에 의해 운반됩니다. 결과적으로 실린더가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 실린더 주변에서 속도 순환이 발생합니다. 베르누이의 법칙에 따르면 유체의 압력은 윗부분실린더는 아래쪽 실린더보다 작습니다. 이는 출현으로 이어진다. 수직력양력이라고 부른다. 실린더의 회전방향을 반대방향으로 바꾸면, 승강기방향도 반대로 바뀐다.

마그누스 효과에서 힘 Fpod는 유속 V0에 수직입니다. 이 힘의 방향을 찾으려면 속도 V0를 기준으로 벡터를 원통 회전 반대 방향으로 90° 회전해야 합니다.

마그누스 효과는 가벼운 실린더가 경사면을 굴러 내려가는 실험에서 관찰할 수 있습니다.

롤링 실린더 다이어그램

경사면을 굴러 내려간 후 원통의 질량 중심은 재료 점이 이동하는 것처럼 포물선을 따라 이동하지 않고 경사면 아래로 내려가는 곡선을 따라 이동합니다.

회전하는 실린더를 강도 J=2Sw인 소용돌이(액체의 회전 기둥)로 대체하면 마그누스 힘은 동일합니다. 따라서 상대 운동 속도 V0에 수직이고 위의 벡터 회전 규칙에 의해 결정된 방향으로 향하는 힘이 주변 유체로부터 움직이는 소용돌이에 작용합니다.

마그누스 효과에서는 흐름의 방향과 속도, 방향과 각속도, 방향과 결과적인 힘이 서로 연결됩니다. 따라서 힘을 측정하여 사용할 수도 있고, 흐름과 각속도를 측정할 수도 있습니다.

영향에 대한 결과의 의존성은 다음과 같은 형식을 갖습니다(Zhukovsky-Kutt 공식):

여기서 J는 실린더 주위의 움직임 강도입니다.

r은 액체의 밀도이다.

V0는 상대 유속입니다.

발현에 대한 제한 물리적 효과: 위쪽으로 향하는 양력으로 물체 위로 액체(가스)의 층류 흐름을 보장합니다.

이 효과는 1853년 독일의 물리학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에 의해 처음으로 기술되었습니다.

그는 6년 동안 베를린 대학교에서 물리학과 화학을 공부했고, 다음 해에는 스톡홀름의 Jons Berzelius 연구실에서, 그리고 이후 파리에서 Gay-Lussac과 Tenard와 함께 공부했습니다. 1831년 마그누스는 베를린 대학에 물리학과 기술 강사로 초빙되었고, 그 후 1869년까지 물리학 교수로 재직했습니다. 1840년에 마그누스는 베를린 아카데미의 회원으로 선출되었고, 1854년부터 그는 상트페테르부르크 과학 아카데미의 해당 회원이었습니다.

Magnus는 평생 동안 물리학과 화학의 다양한 문제를 해결하기 위해 쉬지 않고 일했습니다. 아직 학생이었을 때(1825), 그는 금속 분말의 자연 연소에 관한 첫 번째 연구를 발표했고, 1828년에 그의 이름을 딴 백금염(PtCl·2NH3)을 발견했습니다. 1827~33년에 그는 주로 화학에 종사했고 그 다음에는 물리학 분야에서 일했습니다. 후자 중에서 가장 잘 알려진 것은 혈액에 의한 가스 흡수에 관한 연구(1837-45), 가열로 인한 가스 팽창에 관한 연구(1841-44), 수증기와 수용액의 탄성에 관한 연구(1844-54), 열전(1851), 전기분해(1856), 전류 유도(1858-61), 가스의 열전도도(1860), 복사열의 분극(1866-68) 및 가스의 열색도 문제(1861년 이후) .

Magnus는 교사로서 그다지 유명하지 않습니다. 뛰어난 현대 독일 물리학자들의 대부분은 그의 연구실에서 왔고 일부 러시아 과학자들도 그곳에서 일했습니다.

출처

http://www. Effects.ru/science/120/index.htm

http://naked-science.ru/article/video/video-effekt-magnusa-v-deistvi

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D1%83%D1%81,_%D0%93%D0%B5%D0%BD %D1%80%D0%B8%D1%85_%D0%93%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2

과학의 다른 흥미로운 효과를 기억해 봅시다. 예를 들어, 여기 또는. 또한에 대해 기억합시다 원문은 홈페이지에 있습니다 InfoGlaz.rf이 사본이 작성된 기사에 대한 링크 -

눈부신 것 외에도 모습그리고 재미있는 목소리, 데이비드 베컴은 커브 볼로 유명합니다. 우선 뒤로 달려갔다가 심판의 휘슬이 울리자 앞으로 달려가 조심스럽게 공을 쳤다. 오른발. 공이 잘못된 궤적을 따라 날아가서 목표물에 맞지 않는 것처럼 보였지만 갑자기 올바른 방향으로 회전하기 시작했습니다.

뒤틀린 로버트 카를로스

공의 궤적은 골키퍼에게 기만적입니다. 공은 골라인으로 날아갈 수 있을 만큼 충분히 회전합니다. 이런 종류의 유명한 트릭은 1998년 월드컵에서 프랑스와의 경기에서 호베르투 카를로스가 수행한 "불가능한 골"입니다. 진짜 기적을 목격할 수 있습니다.

이러한 현상은 축구뿐만 아니라 럭비, 테니스, 탁구, 농구, 야구 및 공과 관련된 모든 스포츠.

더욱이 공은 한 방향으로만 회전하지 않습니다. 야구와 축구의 컬러는 변동성 때문에 타자와 골키퍼 모두 똑같이 싫어합니다. 이러한 유형의 움직임을 매그너스 효과.

마그누스 효과란 무엇인가?

이 효과는 1853년에 처음으로 이를 기술한 독일의 물리학자 구스타프 마그누스(Gustav Magnus)의 이름을 따서 명명되었습니다. 그러나 그것을 발견하고 그 본질을 이해한 최초의 사람은 아이작 뉴턴이었습니다. 보고 있다 테니스 경기캠브리지에서 뉴턴은 탑 스핀을 쳤을 때 공이 예상보다 빨리 떨어지는 것을 발견했습니다. 반대로 공을 어떤 식으로 비틀면 역회전이 일어나서 조심스럽게 솟아올라 작은 높이의 표면 위로 미끄러지듯 움직인다.

이유를 이해하기 위해 기본적인 사항만 해결해 보겠습니다. 신체적 문제- 도표를 그려보자.

다이어그램은 앞으로 날아가 시계 방향으로 회전하는 공을 보여줍니다. 화살표의 "격자"는 다가오는 공기 흐름의 저항력을 이미지로 나타냅니다. 공기 저항은 자전거를 타고 경주할 때나 달리는 자동차 창문 밖으로 손을 내밀 때 느끼는 현상입니다.

저항선은 공의 아래쪽 부분이 움직일 때 한 방향으로 향하고, 공의 위쪽 부분이 움직일 때 반대 방향으로 향합니다. 첫 번째는 영역을 만듭니다. 저기압, 공 반대편의 난기류는 고압 영역을 생성합니다.

이 압력 차이는 압력 차이의 방향(높은 쪽에서 낮은 쪽)으로 공을 회전시킵니다. 이러한 비틀림은 어떤 힘에 의해 발생할 수 있습니다. 이는 압력차 방향으로 회전축에 수직인 화살표로 표시되며 이를 마그누스 힘이라고 합니다.

마그누스 힘은 뉴턴의 제3법칙의 결과입니다. 이 힘은 공이 공기에 가하는 힘에 대한 반작용으로 공기가 공에 가하는 힘과 동일하고 반대입니다.

물체가 공기를 밀고, 그에 대한 반작용으로 공기는 물체를 반대 방향으로 밀어냅니다. 마그누스 효과는 야구공에서도 볼 수 있습니다. 테니스 공들, 크리켓, 탁구 공. 공의 크기가 작고 밀도가 낮기 때문에 탁구를 칠 때 효과가 더욱 강해지고 눈에 띄게 나타납니다. 올바른 샷공을 더 멀리 던지면 상대방이 공에 도달할 수 없습니다. 동일한 원리가 Flettner 비행기(동력 비행기)가 비행하는 방법을 설명합니다.

뒤틀린 타격

마지막으로 야구와 축구에서 회전하지 않는 공에서 발생하는 마그누스 효과로 인해 만들어지는 커브볼에 대해 이야기해 보겠습니다. 이 경우 공은 다가오는 공기 흐름의 돌풍에 굴복하여 순종적으로 변합니다. 스핀이 없으면 공의 움직임을 제어하는 ​​압력 차이가 없습니다.

공이 예측할 수 없이 회전합니다. 따라서 타자는 공의 궤적과 공이 도달할 지점을 예측할 수 없습니다.

물론 좋은 커브볼을 실행하려면 기술이 필요합니다. 공을 너무 천천히 발사하면 조기에 착지할 수 있고, 너무 빠르면 오버슛하여 목표를 놓치게 됩니다. 물론, 타격 정확도는 수년간의 집중적인 훈련을 통해서만 달성될 수 있습니다. 그러나 100% 결과를 보장할 수도 없습니다.