Gourt Home::Gourt :: Magnus-Effekt
Der Magnus-Effekt – benannt nach seinem Entdecker Heinrich Gustav Magnus (1802-1870) – ist ein Phänomen der Strömungsmechanik, nämlich die Querkraftwirkung (Kraft), die ein rotierender runder Körper (Zylinder oder Kugel) in einer Strömung erfährt.
Führt der rotierende Körper zugleich eine lineare Bewegung aus wie z.B. ein fliegender Ball, wird seine Flugbahn zu der Seite hin abgelenkt, auf der der Körper mit der Strömung (also entgegen der Flugrichtung) dreht. Auf dieser Seite kann die Luftschicht nahe am Ball schneller strömen, es entsteht also ein Unterdruck. Die Drehung gegen die Luftströmung auf der anderen Seite bedeutet, dass die Luft abgebremst wird. Dadurch entsteht ein Überdruck. Der Druckunterschied ist Ursache der Querkraft.
Das Bild rechts vernachlässigt Reibungskräfte. Kommen sie mit ins Spiel, treten Wirbelschleppen auf, die sich aufgrund der Drehung asymmetrisch ablösen. Die Strömung folgt der Kontur des Körpers auch hinter der "dicksten" Stelle (Coanda-Effekt), bis sie abreißt (Strömungsabriss), also die Kontur verlässt und ein Gebiet mit sehr bald turbulenter, mehr oder weniger chaotischer Strömung hinterlässt (siehe auch Grenzschichttheorie). Dieses Abreißen verzögert sich auf der Seite, auf der sich der Körper mit der Strömung (gegen die Flugrichtung) dreht. Das entstehende Gebiet mit turbulenter Strömung ist auf dieser Seite kleiner als bei einem nicht rotierenden Körper. Das Gegenteil ist der Fall auf der Seite, auf der sich der Körper entgegen der Strömung (also in Flugrichtung) dreht: Die Strömung reißt früher ab, und das Gebiet mit der turbulenten Schleppe wird größer. Ein rotierender Körper hinterlässt also eine asymmetrische, turbulente Schleppe, und die nicht-turbulente Strömung außenherum wird etwas zur Seite abgelenkt. Als Reaktion (_Das_Reaktionsprinzip) erfährt der Körper eine ablenkende Kraft in die Gegenrichtung.
Beispiele
Fußballspieler verleihen dem Ball einen Drall, damit er in einem Bogen ins Tor fliegt. Je schneller er dreht, umso größer ist die Bahnablenkung (Bananenflanke).
Tischtennisspieler und Tennisspieler nutzen den Effekt, z.B. beim Top-Spin und Slice.
Golfbälle besitzen viele kleine Vertiefungen auf der Oberfläche, sogenannte Dimples. Sie vergrößern das Volumen der am Ball anliegenden und durch seine Rotation mitgeführten Luftschicht. Dadurch verstärkt sich die Wirbelbildung und die damit einhergehende Ablenkung des Balls durch den Magnus-Effekt.
Geschichte
Magnus erbrachte 1852 den Nachweis des Phänomens rein experimentell und erkannte damit die Ursache für die Bahnabweichung rotierender Geschosse. Angeregt durch die Flugbahnabweichung von Tennisbällen gelang erst 1877 Lord Rayleigh die theoretische Begründung des Effekts.
In den dreißiger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts versuchte Anton Flettner, den Magnus-Effekt zum Antrieb von Schiffen auszunutzen. Anstelle von Segelmasten besaßen die Schiffe große rotierende Zylinder (Flettner-Rotoren). Trotz der maschinell angetriebenen Zylinder handelte es sich jedoch um Segelschiffe, die auf herrschenden Wind aus günstiger Richtung angewiesen waren. In einer Zeit jedoch, in der man weltweit für die Handelsschifffahrt die Versorgung mit Energie aufbaute, hatten Segelschiffe keine Marktchancen mehr.
Siehe auch
Weblinks
Aerodynamik
Magnusův jev | Magnus effect | Efecto Magnus | Effet Magnus | Effetto Magnus | マグヌス効果 | Efekt Magnusa
"Magnus-Effekt"