当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时,在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。
马格努斯效应是流体力学中的现象,用以解释弧圈球现象的物理原理。应用在这里的流体是空气。理解上面这段话相当费脑,简单地说就是上旋球下方的空气流速快压力少,相对而言上面的流速慢压力大,所以球会向下坠。网上的找到的图示解释不够明白,所以另做了一张,主要是为了解释:对于旋转球带动同一平面内的空气旋转速度应该是相同的,为什么会造成上下流速不一致这个问题。在图中所表达的是,上旋球上方旋转力的方向与气流方向相反,会造成一个速度差,而球下方旋转力方向与气流方向相同,则有加速效应,因此上下两方造成的明显气流速度差。由此也可解释下旋球上飘的、顺逆旋转左右偏向飞行的原因。
再一步深究下去,为什么流速快会比流速度压力少呢?有解释说上旋使空气往上压逼造成了气压差,这种说法解释不了台风掀翻一间密闭仓库的顶棚,或在一张纸上吹气会使纸飘起来这些现象;有解释说流速快比流速慢的空气密度低从而有压力差,一条河其中某处的水流速很快,那里的水密度是否更低呢?应该不是吧。
我想还是用力的矢量(方向和大小)解释。宏观上静止的空气里的分子在做布朗运动,这时的球各个方面受到的边是均等(忽略重力),当上旋球下面的空气流速快即使得全部分子往同一方向运动,而上面慢流速的空气还存在一定数量分子布朗运动对球的作用力,因此就有了两个力大小之差。假设这样一个情况吧,一个45度角入射的球落下静止的平面履带上和落在转动的履带上,反弹角度有什么不同呢?
20221110
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