За кручёными ударами спортсменов стоит определённый физический эффект. А ещё его применяют в энергетике, не загрязняющей окружающую среду.
Может быть, вы и не владеете «кручёными» ударами по мячу, но наверняка видели их в трансляциях футбольных матчей: сначала мяч летит прямо, а потом уходит на дугу малого радиуса. Это проявление законов физики. За смену траектории мяча отвечает эффект Магнуса.
Что такое «эффект Магнуса»?
Представьте себе сферическое тело, вращающееся в потоке газа или жидкости. С одной стороны направление вращения тела будет совпадать с направлением движения потока, поэтому суммарная скорость движения среды возрастёт, с противоположной стороны предмета направление скоростей вращения и движения потока будут противоположными, а следовательно, скорость потока будет падать. Согласно закону Бернулли, возникнет разница давлений. Она обеспечивает поперечную силу, направленную от стороны, где направления вращения и потока противоположны, к стороне, где они совпадают. Возникновение этой силы называется эффектом Магнуса.
Эффект назван в честь физика Генриха Магнуса, впервые описавшего эффект в 1853 году.
А что такое «зелёная энергетика»?
Это сектор энергетики, использующий для получения энергии возобновляемые источники, пополняемые естественным путём, такие как солнечный свет, водные потоки, ветер, дождь, морские приливы, геотермальное тепло.
Турбопаруса Флеттнера
Первое практическое применение эффекта Магнуса было предложено инженером и изобретателем Антоном Флеттнером в 1920-х годах. Он создал модель судна с цилиндрическими роторами вместо парусов и обнаружил, что при одинаковой с парусами площади роторы создают большую тягу. Этот тип судовой двигательной установки назвали ротором Флеттнера, или турбопарусами. Несмотря на первый успех, их широкому распространению помешало активное развитие другой технологии — дизельных двигателей.
Роторные крылья
На заре авиации было проведено несколько экспериментов и с самолётами, оснащёнными цилиндрическими роторами вместо неподвижных крыльев. Но авиастроители отказались от них из-за невозможности планирования в случае остановки ротора.
Зелёный ХХI век
Сегодня проблема поиска альтернативных источников энергии стоит гораздо острее, чем в конце XIX и начале ХХ веков, и конструкторы возвращаются к старым идеям — таким, как «турбопаруса». Их уже начали применять на больших коммерческих судах. По утверждению авторов проекта, такая технология позволяет сократить использование топлива до 25 %. Получит ли она широкое применение, покажет время.
Эффект Магнуса используют и в альтернативной энергетике, делая цилиндрическими лопасти ветрогенераторов. При скорости ветра 2–6 м/с это заметно увеличивает эффективность ветряка.
Возможно, в будущем конструкторы найдут другие способы применения эффекта — даже в той же энергетике.
На вопрос ответила старший научный сотрудник Политехнического музея Майя Коршунова.
Если и у вас есть вопросы об устройстве мира или человека, задавайте их в комментариях или по адресу электронной почты question@polytech.one. На самые интересные мы обязательно ответим.