O efeito da resistência do vento em uma esfera rotativa

O efeito da resistência do vento em uma esfera rotativa


Quando um objecto redondo, tal como uma esfera de aço, é lançada através do ar, as moléculas de ar passar para baixo de ambos os lados da esfera na mesma taxa. Neste caso, além disso, a gravidade a única força que actua sobre a esfera é de arrasto, o qual é linear directamente para a direcção de viagem. No entanto, quando uma esfera não-lisa, como uma bola de golfe ou baseball viaja através do ar, a direção em que a bola gira cria forças adicionais, que afetam a trajetória da esfera.

O atrito rotacional

Em uma asa de avião, de elevação é criado porque as moléculas de ar passar sobre o lado superior da superfície curva da asa mais rápido do que eles passam ao longo do lado inferior lisa da asa. Faster ar em movimento aplicar menos força na asa. Por isso, a asa se move para cima, como ele tenta equilibrar essas forças desiguais. O mesmo princípio afeta a viagem de uma esfera girando quando ele é jogado através do ar. Um lado da esfera rotativa se move na direção da bola de curso, enquanto o outro lado dessa esfera gira para trás, longe da direcção da viagem. A fricção entre a esfera rotativa e o ar cria forças de não equilíbrio que actuam sobre a bola.

Levante e Resistência

Quando uma bola de golfe é atingido a partir do tee, ele viaja através do ar com um backspin significativo. A parte inferior da esfera gira em direcção a bola está viajando. A parte superior da esfera gira para trás, para o golfista. Este backspin é criado pelo ângulo do clube de golfe. Por conseguinte, a parte inferior da bola empurra contra as moléculas de ar que se depara enquanto o topo da bola acelera as moléculas de ar à medida que passam por cima da bola. Como resultado, a bola de golfe cria elevador porque as moléculas de ar em movimento mais rápido exercer menos pressão sobre a bola de golfe mais lento do que as moléculas que se deslocam. Golfistas descobriram que uma bola de golfe com covinhas viaja mais longe do que uma bola lisa do porque deste efeito.

O efeito Magnus

A diferença de pressão de afetar a esfera de rotação é chamado de Efeito Magnus. O efeito Magnus puxa a bola para qualquer direção que está girando para longe da direção bolas de movimento. Em outras palavras, uma bola com um topspin irá afundar mais rapidamente porque a bola é puxado para baixo pelo efeito Magnus. Uma bola com um backspin vai viajar mais longe porque a bola é puxado para cima pelo efeito Magnus. No basebol, uma bola de curva desliza lateralmente no sentido de rotação, porque o eixo da bola de rotação que não é nem paralelo perpendicular à superfície do solo.

As variáveis ​​envolvidas

Um certo número de variáveis ​​afectam o tamanho da força de Magnus, o que afecta a esfera em movimento. A equação a seguir é baseado no livro de Robert K. Professor Adair "Física de Baseball": F = KWVCv. As variáveis ​​são definidas como: "F" é a Força Magnus. "K" é o Coeficiente de Magnus, que se baseia na suavidade ou a textura da superfície da esfera. "W" é a rotação da esfera medido em rpm. "V" é a velocidade da bola, edido em mph. E, finalmente, "Cv" é o coeficiente de resistência aerodinâmica, que é baseado em qualidades físicas do ar através do qual se desloca a esfera, tais como temperatura, densidade, humidade, etc.