飞行杯的科学:马格努斯效应

来源: 把科学带回家

发布日期: 2018-05-04

本文通过一个简单的飞行杯玩具实验,介绍了马格努斯效应的原理及其在体育和船舶设计中的应用。

踢足球的时候,你会发现一些足球不会按照原来的路线飞,香蕉球就是这样。在打乒乓球的时候,也有上抽球这种打法。它们利用的是什么原理呢?今天用一个超级简单但却又好玩的玩具告诉你答案。关键概念是马格努斯效应。材料和工具包括2个一次性塑料杯或者纸杯、胶带纸和若干根橡皮筋。操作步骤如下:1. 把2个纸杯底部靠在一起,然后用胶带纸缠绕几圈固定,做成类似于朝鲜鼓的玩具。

2. 把橡皮筋首尾连在一起,做成一根长长的橡皮筋。3. 把橡皮筋的一端缠绕在“朝鲜鼓”中间,大概4-5圈,然后用一只手握住。注意橡皮筋此时位于“朝鲜鼓”下方。另一个手捏着橡皮筋的另一端,然后放手。观察“朝鲜鼓”在空中的飞行姿势。4. 试一试把“朝鲜鼓”竖着弹,或者上下倒过来弹,观察这些情况下它的飞行轨迹是什么样的。实验原理是马格努斯效应。

马格努斯效应的原理是,快速旋转的球体(或圆柱体)上下的气流流速不同,使得球体的上下两侧有压力差,这个压力差会推动球体往其中一侧运动。除了在各种大球小球的体育界有很强的应用,马格努斯效应还被用于设计推进器。比如风动力船Rotor ship这种轮船上不装帆,但却安装着利用马格努斯效应收集气流推动力的圆柱,这种圆柱也被称为旋筒风帆。

装有旋筒风帆的风动力船Flettner airplane飞机也是利用马格努斯效应产生的升力。自制Flettner airplane飞机,圆筒状的机翼。

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