Prezentacja eksperymentu

1. Potrzebne: (do zrealizowania eksperymentu w wersji przedstawionej na filmie):
   • dwa lekkie kubki (kartonowe lub styropianowe),
   • taśma klejąca i kawałek sznurka.
2. Wykonanie. Taśmą klejącą sklejamy kubki ze sobą podstawami. Nawijamy sznurek na kubki w miejscu sklejenia, trzymamy kubki poziomo przed sobą i szybkim ruchem pociągamy sznurek w górę nadając kubkom ruch obrotowy.
3. Obserwacja. Wirujące kubki nie spadają pionowo w dół, lecz tor ich początkowego ruchu odchyla się mocno od linii prostej i kubki, spadając, kierują się w naszą stronę. Jeśli nawiniemy sznurek w przeciwną stronę i znów wprawimy kubki w ruch obrotowy, tym razem tor ich ruchu odchyli się w przeciwną stronę i kubki będą spadły oddalając się od nas.
4. Wyjaśnienie. Prosimy o Wasze uwagi oraz o opis innych wersji podobnych eksperymentów, a także o filmiki z eksperymentowania. Za tydzień o uwagi i wyjaśnienia poprosimy Fizyka.

Wyjaśnienie eksperymentu

Eksperyment 9. Efekt Magnusa – wyjaśnienie. Efekt Magnusa jest doskonale znany większości z Was z boiska i gry w piłkę nożną lub z gry w ping-ponga. To właśnie ten efekt umożliwia „podkręcanie” piłek i zaskakiwanie bramkarza czy rywala. Na pewno wielu z Was z łatwością potrafi wykorzystać ten efekt w grze.
Trudniej jednak jest go wyjaśnić. Wykonując eksperyment można łatwo zauważyć, że wirujące kubki odchylają swój tor ruchu w tę stronę, z której ruch powierzchni wirujących kubków jest zgodny z kierunkiem opływającego je w czasie ruchu powietrza (przeciwny do kierunku ruchu kubków). Zobacz rysunek.

Powoduje to, że względna prędkość powierzchni kubków i powietrza jest tutaj mniejsza niż po przeciwnej stronie, co w rezultacie, powoduje zakrzywianie strug opływającego je powietrza, wydłuża ich drogę, którą muszą pokonać opływając kubki i zmusza je tym samym do poruszania się z prędkością większą niż ta, z którą strugi powietrza opływają kubki po przeciwnej stronie.
Po tej stronie, gdzie powietrze zmuszane jest do szybszego ruchu maleje ciśnienie (bardziej zaawansowani studenci mogą przyjrzeć się równaniu Bernoulliego, z którego to wynika), podczas gdy po przeciwnej stronie ciśnienie pozostanie większe. Różnica ciśnień powoduje, że wirujące kubki czy też podkręcona piłka będą wypychane właśnie w tę stronę. Ta sytuacja przypomina nieco powstawanie siły nośnej na skrzydłach szybowców i samolotów.
Zobaczcie na filmie, jakie zadziwiające efekty można uzyskać podkręcając piłkę, film pokazuje też inne możliwości wykorzystania efektu Magnusa. https://www.youtube.com/watch?v=2OSrvzNW9FE

Wyjaśniał Fizyk - dr Jerzy Jarosz prof. UŚ