Magnus Etkisi Nedir? Falso Alan Bir Top Nasıl Yön Değiştirir?

Magnus Etkisi(Magnus Effect)
Magnus Etkisi(Magnus Effect)

Birçoğumuz çocukluğumuzda topa kavisli (falsolu) vurduğumuzda topun yön değiştirdiğini deneyimlemişizdir. Bunun nasıl olduğunu bilmeden durumun sonuçlarını yaşayarak öğrendik. Gelin şimdi duruma daha bilimsel bir açıdan yaklaşalım. 

Bunun için biraz akışkanlar mekaniği bilgisine ihtiyacımız var. Daniel Bernoulli isimli bir fizikçi 1700 - 1782 yılları arasında yaşamış akışkanlar ile ilgili çalışıp temel olarak aşağıdaki eşitliğin fikir babasıdır. Bu denklemdeki z1 ve z2 terimler yüksekliği, v1 ve v2 terimleri hızı, P1 ve P2 terimler basıncı, ρ akışkanın öz kütlesini ve g yer çekimi ivmesini temsil eder. Denkleme göre bir cismin sabit basınçta yüksekliği artarsa hızı düşer yada yüksekliği sabitse hızı artarken basıncı düşer. Bunun gibi varyasyonlar çıkarılabilir ve her zaman aşağıdaki toplam sabit kalacaktır. 

Bernoulli Denklemi
Bernoulli Denklemi

Şimdi gelelim top örneğimize, yukarıdaki figürü ele alalım. Bu topun sağ taraftan sol tarafa doğru hareket ettiğini düşünelim. Figürdeki siyah oklar da bize rüzgarın yönün göstersin. Top görüldüğü üzere saat yönünde dönmekte ve bu dönüş yüzünden figürün alt kısmında kalan havayı yavaşlatmaktadır. Aynı mantıkla figürün üst kısmındaki havayı da hızlandırmaktadır. Topun yükseklik değişimini çok küçük kabul edersek, yani topun aynı yükseklikte ilerlediğini varsayarsak, hızın artışı basıncı düşürecek. Aynı şekilde hızın azalışı da o bölgedeki basıncı arttıracak.

Fiziğe göre, iki nokta arası basınç farkı var ise, bu iki nokta arasında yüksek basınçtan düşük basınca doğru kuvvet oluşur. Uçak kanatlarını ele alalım, uçak kanatları fikir olarak aşağıdaki figürdeki gibi bir tasarıma sahiptir. Buradaki amaç yukarıdaki havayı hızlandırarak basıncını düşürürken, aşağıdaki havayı yavaşlatarak basıncını arttırmak ve kaldırma kuvvet oluşturmak. Aynı şekilde spor otomobillerin spoiler ve rüzgarlıkları bu yapının tam tersi mantıkla çalışarak, yere doğru basma kuvveti oluşturur.

Uçak Kanadı
Uçak Kanadı

Top örneğini yeniden düşündüğümüzde yavaş olan alt kısımda yüksek basınç, hızlı olan üst kısımda alçak basınç oluşacaktır. Bu farklılık alt kısımdan üst kısıma doğru bir kuvvet oluşturacaktır. Bu kuvvete magnus kuvveti (magnus force), olaya ise magnus etkisi (magnus effect) denir. 

Aşağıdaki videoda bir barajdan bırakılan topun, döndürülerek bırakılması halinde hareketindeki değişim gözlenebilir.

 

Yorumlar

Murat.ix (Ziyaretçi) , 25 Şub 2018
Konuda videoda çok etkileyici.