wladca_pierscienii
09.06.08, 10:35
wiadomosci.onet.pl/1491347,242,1,niewidzialna_noga_fizyki,kioskart.html
Piłka wirując wokół własnej osi, powoduje, że prędkość powietrza
(względem piłki), które ją opływa, nie jest jednakowa po każdej
stronie. Powietrze przepływa szybciej po tej stronie, po której ruch
powierzchni piłki jest zgodny z ruchem powietrza (patrz rysunek).
Analogicznie, względem piłki powietrze płynie wolniej po tej
stronie, po której ruch powierzchni piłki jest przeciwny ruchowi
powierzchni piłki. Ta różnica w prędkości opływu powietrza powoduje,
że po tej stronie, po której powietrze szybciej opływa piłkę jest
niższe ciśnienie (wynika to z prawa Bernoulliego). Tak więc po
jednej stronie piłki ciśnienie jest niższe, a po drugiej wyższe. Ta
różnica ciśnień powoduje powstanie siły skierowanej od strony
wyższego ciśnienia w kierunku niższego. To siła Magnusa – od Gustava
Magnusa, niemieckiego fizyka, który w połowie XIX wieku zajmował
się… BALISTYKĄ. Zastanawiał się, dlaczego wirujące wokół własnej osi
POCISKI zmieniają tor swojego ruchu. Tak jak pociski karabinowe
wirują zawsze w jedną stronę, tak piłkę można wprawić w ruch wirowy
w zasadzie w każdym kierunku. A wszystko po to, żeby zmylić
bramkarza, przecież on nie wie, w którą stronę piłka wiruje. Fizyk
potrafi obliczyć, że odpowiednio podkręcona piłka potrafi zmienić
swoją trajektorię lotu aż o 4 metry !
Jak mocno kopnąć
Jednak samo nadanie spinu (wirowania) to nie wszystko. Piłka w locie
musi mieć odpowiednią prędkość. Problem jest skomplikowany i
związany z rodzajami przepływu powietrza wokół poruszającej się
piłki. Może on być laminarny, czyli taki, w którym powietrze
przepływa wokół obiektu w sposób kontrolowany czy przewidywalny,
może być też turbulentny, czyli chaotyczny. Obydwa przypadki są
zupełnie inne i wymagałyby osobnego omówienia. Zapominając jednak o
przyczynach, a koncentrując się na efektach, można powiedzieć, że
gdy prędkość piłki jest duża, siła Magnusa ma niewiele do
powiedzenia. Nawet bardzo mocno podkręcona piłka będzie poruszała
się po linii prostej. Gdy jednak piłkę podkręcić i kopnąć niezbyt
mocno, wpływ siły Magnusa będzie bardzo duży, a sama piłka zacznie
skręcać, w zależności od kierunku, w którym wiruje. I znowu
utrudnienie dla bramkarza. Przecież on potrafi tylko z grubsza
ocenić, czy piłka porusza się szybko czy wolno. Nie ma żadnych szans
na przeliczenia czy analizę. Liczy się intuicja – jak chcą jedni,
czy doświadczenie – jak mówią inni.
Gdyby bramkarz był fizykiem
Nawet jednak jeżeli piłka zostanie mocno kopnięta, bramkarz nie może
być spokojny o tor jej lotu. Dlaczego? Przecież na szybko
poruszającą się piłkę siła Magnusa miała nie działać, a ta miała
lecieć jak po sznurku. Z pozoru tak, ale… Na lecącą piłkę działa
siła oporu powietrza. To dokładnie to samo zjawisko, z jakim mamy do
czynienia, jadąc na motorze albo wystawiając rękę za okno jadącego
samochodu. Im prędkość jest większa, tym siła oporu większa. Ta
zależność jest kwadratowa (powie fizyk), a więc jeżeli prędkość
rośnie dwukrotnie, siła oporu zwiększa się czterokrotnie. Co to ma
wspólnego z grą w piłkę nożną (ale także z grą w golfa, tenisa czy
amerykański baseball)? Ano to, że piłka nawet bardzo mocno kopnięta,
lecąc, zwalnia, bo powietrze stawia jej opór. W efekcie tak długo,
jak się szybko porusza, jest "niewrażliwa” na zakrzywiającą jej tor
siłę Magnusa, ale gdy jej prędkość spadnie, siła Magnusa zaczyna
działać, a piłka zaczyna skręcać. Ta prędkość graniczna zależy od
wielu czynników, w tym… wilgotności powietrza czy jego ciśnienia. W
europejskich warunkach wynosi około 20 km/h. Powyżej tej prędkości
ruch powietrza wokół wirującej w powietrzu piłki jest turbulentny, a
poniżej tej prędkości staje się laminarny. Doświadczony strzelec
potrafi dobrać prędkość piłki oraz nadać jej taką rotację, że piłka
osiągnie "prędkość przełomową" w konkretnym, a nie przypadkowym
momencie.
--
Wątki niesłusznie usunięte na tym forum,
są mile widziane na Forum Militaria i Historia
forum.gazeta.pl/forum/71,1.html?f=56801
