Poznáme tú situáciu, keď sa futbalista chystá kopnúť priamy kop a medzi ním a bránou je stena protihráčov, ktorí zakrývajú celý výhľad. Chvíľa napätia, strelec sa rozbieha, vykopne loptu a tá letí oblúkom až do pravého horného rohu brány. V tomto momente futbalista využíva fyziku, tzv. Magnusov efekt.
Videonávod týchto experimentov, ako aj všetkých predchádzajúcich, nájdete na stránke video.matfyzjein.sk/experimenty.
Magnusov efekt
Pomôcky: papier veľkosti A5, lepiaca páska, naklonená rovina asi 1,5 m nad zemou (doska, kniha a pod.), tenká niť
Postup: Papier stočíme do valca s priemerom 4 až 5 cm a zalepíme lepiacou páskou. Valec položíme na horný okraj naklonenej roviny, aby sa mohol kotúľať smerom dole. Uvoľníme ho a necháme valiť sa naklonenou rovinou až tak, že z nej prepadne a bude padať aspoň meter k zemi.
Alternatíva: Vyrobíme valec z papiera veľkosti A5 ako v prvom návode. Upevníme ho 2 cm od okraja na rovnako dlhé kúsky nite (1 m) tak, aby sa dali nite na valec namotať. Druhé konce nite prilepíme lepiacou páskou na špajdľu tak, aby s ňou valec visel rovnobežne. Valec natočíme na nite smerom k špajdli a necháme voľne padať.
Pozorovanie: V oboch prípadoch padá valec smerom k zemi a zároveň rotuje. No nepadá tak, ako by sme čakali – po dráhe zodpovedajúcej voľnému pádu alebo šikmému vrhu, ale odchýli sa výrazne jedným smerom. V prípade naklonenej roviny zatočí smerom pod ňu. A v prípade natočenia na nite zatočí na tú stranu, kde sa stena valca pohybuje nahor. Takže ak sa valec odtáča v smere hodinových ručičiek, zatočí doľava, a ak sa točí v protismere, zatočí doprava.
Vysvetlenie: Správanie valca má na svedomí spomínaný Magnusov efekt. Nemecký chemik a fyzik Heinrich Gustav Magnus si uvedomil, že vzduch dokáže robiť viac, než len brzdiť pohyb. Aj on dokáže zmeniť smer letu. Nedeje sa to však vždy – treba, aby objekt rotoval. Keď objekt rotuje a okolo neho prúdi vzduch, strháva vzduch v smere rotácie a mení jeho smer. Zákon akcie a reakcie nám hovorí, že rotujúci objekt sa musí začať pohybovať v opačnom smere ako vzduch, ktorý strháva.
Flettnerov rotor
Pomôcky: plastový pohár s objemom 0,5 l, slamky, špajdle, 4 vrchnáky, lepiaca páska, CD, obal na CD, sušič na vlasy
Postup: Zo slamiek, špajdlí a vrchnákov vyrobíme dva páry kolies a pomocou lepiacej pásky ich prilepíme na spodok dolnej časti obalu od CD, čím vytvoríme jednoduché vozidlo. Na spodok pohára prilepíme pomocou pásky CD a do stredu vozíka zapichneme špajdľu. Pohár nasadíme na vozík tak, aby ho špajdľa tesne držala nad vozíkom a aby CD zapadlo do obalu. Pohár by mal pri slabom impulze vydržať dlho točiť sa na mieste.
Pozorovanie: Pohár roztočíme a na vozík začneme fúkať z boku prúdom vzduchu. Môžeme pozorovať pohyb vozidla smerom dopredu.
Vysvetlenie: Magnusov efekt sa neprejavuje len pri rotujúcich loptách, boli snahy využiť ho aj v doprave. Išlo napríklad o pokusy vytvoriť lietadlo, ktoré by malo normálnu vrtuľu, no namiesto krídel rotujúce valce. To sa veľmi neujalo, rotujúce vysoké stĺpy však môžeme vidieť na niektorých lodiach, pričom ide o tzv. Flettnerov rotor. V podstate fungujú ako plachty, bočný vietor využívajú na pohon vpred, čím šetria palivo.
História: Prvýkrát použil nemecký vynálezca Anton Flettner tento rotor na pohon lode v 20. rokoch 20. storočia. V rokoch 1919 až 1920 skonštruoval pokusnú loď Buckau, ktorá sa stala technologickým unikátom. Ďalšie uplatnenie našla technológia pri nákladnej lodi Barbara s tromi rôzne veľkými Flettnerovými rotormi. V porovnaní s bežnými loďami mala o viac ako polovicu väčší výkon. Napriek tomu sa pre vyššie náklady v porovnaní s loďami poháňanými naftovými motormi nepresadila. Definitívne sa tieto plavidlá vytratili v roku 1933.
PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu sona.gazakova@fmph.uniba.sk.
