« »

Magnusův jev

Při pohybu rotujícího tělesa v tekutině je toto těleso odkláněno od svého původního směru pohybu. Příčinou zakřivení trajektorie tělesa je síla, která vzniká v důsledku rotace pohybujícího se tělesa.

Toho využívají např. fotbalisté, kteří chtějí „obstřelit“ zeď postavenou z protihráčů před bránou.

Pohybuje-li se např. rotující válec ve směru kolmém k ose rotace v tekutině, jsou velikosti relativních rychlostí  a  obtékající tekutiny vzhledem k válci na protilehlých stranách rozdílné (viz obr. 202a).

Pro názornější představu si lze celou situaci představit tak, že těleso je v klidu a tekutina kolem něj proudí v opačném směru (viz obr. 202b).

V místech, kde proudí tekutina vyšší rychlostí, vzniká podtlak oproti místu, v němž proudí tekutina nižší rychlostí. Proto vznikne síla , která bude působit na těleso ve směru spádu tlaku, tj. z místa vyššího tlaku do místa nižšího tlaku. V situaci podle obr. 202 by tato síla působila směrem vzhůru.

TENTO VÝKLAD JE ALE ŠPATNÝ - EXPERIMENTY UKAZUJÍ, ŽE SMĚR SÍLY JE PŘESNĚ OPAČNÝ!!!

Obr. 202

Důvodem nesprávnosti výkladu je skutečnost, že jsme nevzali v úvahu pohyb tělesa v reálné tekutině, ve které existuje vnitřní tření. V důsledku vnitřního tření vzniká mezi pohybujícím se tělesem a proudící tekutinou tzv. mezní vrstva vzduchu. A právě tato mezní vrstva vzduchu hraje v reálných tekutinách důležitou roli.

Mezní vrstva je jakoby „přelepena“ k tělesu.

Vyšetříme-li nyní situaci z hlediska těžiště pohybujícího se rotujícího tělesa, bude se na jedné straně velikost rychlosti proudění sčítat s velikostí rychlostí tekutiny v mezní vrstvě (podle obr. 203 je to pod tělesem) a na druhé straně se budou tyto hodnoty rychlostí navzájem odčítat (podle obr. 203 je to nad tělesem).

Pod tělesem je směr proudění stejný se směrem rotace tělesa. A vzhledem k tomu, že mezní vrstva je „přilepená“ k tělesu, proudí v ní vzduch stejným směrem, jaký je směr rotace tělesa. Nad tělesem je směr proudění opačný vzhledem ke směru rotace tělesa.

Obr. 203

V místě, kde obtéká tekutina těleso vyšší rychlosti, vzniká (ve shodě s Bernoulliho rovnicí) podtlak vzhledem k místu, kde je velikost rychlostí obtékající tekutiny menší. Síla  mířící z oblasti nižšího tlaku do oblasti vyššího tlaku má proto směr podle obr. 203.

Tento výklad je zjednodušený a nebere v úvahu viskozitu tekutiny, odtrhávání mezní vrstvy od tělesa, vznik vírů, … Základní principy jsou ale popsány.

Tento jev jako první popsal v roce 1852 německý fyzik a chemik Gustav Heinrich Magnus. Ke zkoumání tohoto jevu přivedla Magnuse otázka, proč dělostřelecké granáty uhýbají z přímého směru i za bezvětří. První zmínka o tomto jevu ale pochází už z roku 1672 od Isaaca Newtona.

Multimedialní obsah

pohyb voziku [4 kB] [Uložit]