马格努斯原理

马格努斯原理(谁能从物理学的角度解释下香蕉球是怎么踢出来的)

kszqyz kszqyz 发表于2022-10-30 12:38:03 浏览428 评论0

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谁能从物理学的角度解释下香蕉球是怎么踢出来的

喜欢足球的人都知道“香蕉球”。为什么踢出的球会在空中产生形似香蕉的弧线呢?让我用物理公式告诉你原理。

一。旋转的魅力踢球两个因素:一个就是空气阻力对球的运动轨迹的影响;另外一个影响的就是你踢出去的角度香蕉球的原理:球本身的转动是沿顺时针的方向,那么球偏转的一个解释就是,空气脱离开球在上面会晚一点,下面会早一点,所以整个流动会向下面倾斜,那么从平面来看就是向右面偏斜,我们刚才介绍了香蕉球的物理原理。踢旋转球的一个最重要的关键:就是要和球有一个比较长时间的接触,然后使得球随着脚发生一个转动,在球出发之前。

二。马格努斯定律  伯努利原理:就是说如果一个气流它的运动速度快的话,它的压强就比较小,如果速度慢的话压强比较大。马格努斯效应:实际上如果向右旋转的话,它的旋转的矢量方向是向下的,速度的矢量方向是向前的,所以如果这两个矢量叉乘的话,那么按照右手法则,就会有一个向右附加的力,这个就是马格努斯定律:流体力学当中的现象,是一个在流体中转动的物体(如圆柱体)受到的力。如图

三。旋转的速度,你如果想实现把球踢到L这么远的距离,偏转D这样一个宽度,你所需要的旋转的速度,旋转的频率,我们看到在公式里面,分子上一个V,V就是球向前运动的速度,D我们说了就是它偏转的距离,这个l是相当于球的质量,实际上它的意思是一个长度,一个圆筒跟球的直径一样,那么在这个圆筒里面,空气的质量等于球的质量,这个长度就叫小写l,那么实际上它代表的就是球的质量,下面这个Cs是空气的阻力,一个系数,a是球的半径,L是我们球要踢到的那个位置的距离,就是你有一个设定的距离,你要偏转D这样一个偏转的程度,你需要的转动频率就由这个公式来决定的,我们可以看到,球运动速度越快,你需要的频率越大,你走的距离越远,因为L在分母,需要的频率就越小。

这个Φ,从图上可以看出来,这个就是你踢球的方向和到最后球运行的方向形成的一个夹角,也就是偏转的程度,我们看到这个Φ是反比于V,反比于速度的,也就是速度越小的时候,这个偏转越厉害,所以我们可以经常看到这样的例子,就是你看香蕉球踢出去的前一段,似乎是直线运动的,就是它偏转不明显,为什么呢,因为这个时候速度比较快,球的运动会越来越慢,到最后会停止下来,所以当速度减缓以后它的偏转越来越大。

足球的物理原理

在1997年,巴西足球运动员Roberto Carlos,在没有通向球门的直接路线的情况下,从35米外开出一个任意球。他的射门使球飞过球员,并在快要出界的时候急转向左,砸入球门。他是如何做到的呢?
这个史上最了不起的进球之一背后蕴藏着物理小知识——马格努斯效应 (Magnus effect)指的是当流体(fluid)和旋转体(spinning solid)间有相对移动(relative motion)时,会对旋转体产生一个侧向的力(sidewise force)。
运动员一脚将球向右送上空中,同时使球自行旋转。球的飞行方向与相对于球的气流方向相反,气流从足球两边流过,减慢了它的速度。
在球的右侧,气流与球旋转方向相反,气流速度变小,增强了压力;而在球的左侧,气流与球的旋转方向相同,气流速度变大,减小了压力。这压力差使球往左侧旋转。假如球没有自转,球就会沿着运动员用力的方向直线飞出。

解释球类运动中弧线球的形成原理吗

  弧线球是因为有横向的转动,一端有向前的速度,导致是迎面而来的空气速度减慢,而另一面恰好相反,使空气速度加快,而根据流体力学可以知道,速度大的一面压强小,这就导致左右力不平衡,从而产生了横向的运动。
  马格努斯效应,即球旋转的越快,弧线越大.因为球是旋转着离开脚的,假设顺时针旋转速度为v,则球左侧与空气接触的部分对地速度为v球+v,右侧对地速度为v球-v.所以左侧速度快.根据流体力学,流速越大的地方压强越大.空气是流体,所以P左>P右.故球在飞行过程中会向右侧偏转.而实际情况也与理论分析相符合。
  弧线球又称“旋转球”,是指当作用力没有通过球心时,球会产生相应的旋转,在空气阻力的作用下,旋转着的球将绕自身的旋转轴运行一段弧线距离,以及球在运行中将近球门或对方球员时急剧转弯的现象和如何骗过守门员破门的曲线运动。

详细解释“香蕉球“的原理

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。

旋转物体之所以能在横向产生力的作用,是由于物体旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小。

根据伯努利定理,流体速度增加将导致压强减小,流体速度减小将导致压强增加,这样就导致旋转物体在横向的压力差,并形成横向力。同时由于横向力与物体运动方向相垂直,因此这个力主要改变飞行速度方向,即形成物体运动中的向心力,因而导致物体飞行方向的改变。

用位势流理论解释,则旋转物体的飞行运动可以简化为“直匀流+点涡+偶极子”的运动,其中点涡是形成升力的根源。在二维情况下,旋转圆柱绕流的横向力可以用儒可夫斯基定理来计算,即横向力=来流速度 x 流体密度 x 点涡环量。

扩展资料

在1852年德国物理学家海因里希·马格努斯(Heinrich Magnus)描述了这种效应。然而早在1672年艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在观看了剑桥学院(Cambridge college)网球选手的比赛后描述和正确推断了这种现象的原因。

在1742年英国的一位枪炮工程师本杰明·罗宾斯(Benjamin Robins)解释了在马格努斯效应中步枪弹丸(musket balls)运动轨迹的偏差。

马格努斯效应的技术原理

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。
旋转物体之所以能在横向产生力的作用,是由于物体旋转可以带动周围流体旋转,使得物体一侧的流体速度增加,另一侧流体速度减小。
根据伯努利定理,流体速度增加将导致压强减小,流体速度减小将导致压强增加,这样就导致旋转物体在横向的压力差,并形成横向力。同时由于横向力与物体运动方向相垂直,因此这个力主要改变飞行速度方向,即形成物体运动中的向心力,因而导致物体飞行方向的改变。用位势流理论解释,则旋转物体的飞行运动可以简化为“直匀流+点涡+偶极子”的运动,其中点涡是形成升力的根源。在二维情况下,旋转圆柱绕流的横向力可以用儒可夫斯基定理来计算,即横向力=来流速度 x 流体密度 x 点涡环量。

马格努斯效应

我认为:和伯努利原理差不多:
补充一篇文章:
绿茵场上的“马格努斯效应”
1990年,第十四届世界杯在意大利举行。在第二阶段比赛中,南斯拉夫队与西班牙队为争夺进入八强,展开了生死大战。南队中有“巴尔干的马拉多纳”美誉的中场球员斯托伊科维奇,利用禁区前20多公尺处罚任意球的机会,踢出了一个难度极高的”“香蕉球”。皮球在空中划出了一条美妙的弧线,直奔死角,飞进网窝。南队凭借这一进球,将“斗牛士”挤出了八强。这一进球被誉为本届杯赛最漂亮的任意球。
“香蕉球”神奇般地在飞行中改变方向,令守门员手足无措,球迷叹为观止。它的魅力已超过了门前的“倒挂金钩”。有任意球专家美誉的法国大球星普拉蒂尼,在任何角度都能踢出漂亮的“香蕉球”。“香蕉球”是运动员的脚法与空气动力学原理相结合的产物。如在球门右侧发角球时,球在开始飞行前,对球施以足够的旋转,球就会沿着曲线飞行,直奔网窝。球旋转时会带着与它接触的那部分空气一起旋转,这部分空气又会对相邻的空气产生同样的影响。这样,球体就有一个跟它一起旋转的附着空气层。这时,球左边附着层中空气的运动方向与相对于球体的气流方向相同,右边则相反。这样,球左边气流运动速度比右边大。根据流体力学原理,右边的压力要大于左边。由于球两边压力不同,结果使球受到一个从右向左的合力,这个合力使球的运动方向发生偏转,直接飞进球门。这种作用是德国科学家马格努斯首先发现的,故称“马格努斯效应”。马格努斯效应在乒乓球、网球、棒球等项运动中得到广泛应用。足球比赛中,如果是在球门右侧发角球,可用右脚背内侧削踢。脚背内侧部位击球的后中部,摆腿的方向不通过球心,沿着弧线前摆,在击球瞬间,踝关节用力内转,使球侧旋沿弧线运行。用左脚踢则用脚背外侧。踢旋转球时,削球太“薄”,出球乏力。削球太“厚”,球的旋转速度小,运动的弧线也小。只有踢出有一定速度和一定弧度的“香蕉球”,才能对防守方构成威胁。因此,对运动员腿部力量有很高的要求。在有风的情况下,球员还要考虑到风向、风力对马格努斯效应是加强还是减弱?
削球技术是马格努斯效应的具体应用。对于乒乓球、网球、棒球等项运动来讲,是运动员必须要掌握的基本技术。同样,对于温带、亚热带足球队的中后场球员,特别是中场球员而言,也是必须要掌握的一项重要技术。否则,将会丧失很多取胜的机会。

什么是马格努斯效应

是一个流体力学当中的现象,是一个在流体中转动的物体(比如圆柱体)受到的力。
原理
如果一个物体同时作平动和转动,那么它的飞行轨迹将会发生偏移,偏移的方向一侧流体与物体一同旋转,旋转的更快,从而产生了负压力,而另一侧产生了正压力,两侧的压差到之产生了侧向力。
马格斯效应指在流体力学中,如果绕轴旋转着的圆柱体在作横向运动时,将承受流体给予的与运动方向相垂直的力。这种现象被称为马格努斯效应。
举例
足球中的香蕉球,球转得越快,弧度越大

马格鲁斯滑翔机原理

  其中的科学原理:
      这个科技小制作的英文名称是“Magnus Glider”,翻译成“马格努斯滑翔机”。因为它利用了“马格努斯效应”。什么是“马格努斯效应”呢?

  假设一个圆柱体平稳地向前飞行,那么气流会平稳地从它上下流过,对它只产生阻力,如下图1。如果这个圆柱体同时旋转,它的下表面运动方向与气流方向相反,上表面相同,就会造成圆柱体下表面空气流速低,上表面空气流速高。根据“伯努利定律”,就会产生向上的升力,如下图2。

  一边旋转一边向前运动的圆柱体会受到空气的作用力,这就是马格努斯效应说明的内容。大家都知道足球运动里很著名的“香蕉球”,足球运动员把球旋转着踢出去,旋转的球受到空气的动力,会以一个弧线运动,就是这个原理的应用。同样在中国国球乒乓球运动中,也有“弧圈球”这项技术,我们不太熟悉的棒球运动中,也有类似的技术。
      当然我们制作的这个“马格努斯滑翔机”不光利用了这种效应,里面还有“陀螺效应”,正是陀螺效应让它飞行的更平稳。另外杯子的形状,两个相对的圆锥形,也增加了它的稳定性。

马格努斯效应公式

马格努斯效应是以他的发现者海因里希·马格努斯命名,是一个流体力学当中的现象,是一个在流体中转动的物体(如圆柱体)受到的力。利用马格努斯效应制造的飞艇可以增加飞艇的升力。公式如下:
F=S(w x v),F为力,w为角速度,v为线速度,都是向量,有大小有方向。x为叉乘。