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El efecto Magnus: la física detrás de doblarlo como Beckham

El efecto Magnus: la física detrás de doblarlo como Beckham

¿Alguna vez te has preguntado cómo los jugadores de fútbol pueden doblar la pelota como lo hacen? ¿Quizás ha notado cómo otros objetos sólidos giratorios parecen moverse mágicamente hacia los lados mientras caen? ¿Por qué es esto? Todo se reduce a la maravilla del efecto Magnus.

En este artículo, veremos rápidamente qué es y cómo puede verlo en acción. También le mostraremos algunas aplicaciones interesantes del efecto en tecnología.

Aquí vamos.

¿Así que qué es lo?

Contrariamente a la creencia popular, el efecto Magnus no lleva el nombre del periodista islandés y ex presentador Mastermind Magnus Magnusson. Ok, lo inventé, por supuesto, lleva el nombre del físico y químico alemán H.G. Magnus.

En 1853, Magnus decidió investigar experimentalmente el extraño efecto de la desviación de proyectiles de armas de fuego como los cañones de ánima lisa. Normalmente en la ciencia, no fue el primero en describirlo. Isaac Newton, en 1672, infirió correctamente el efecto después de observar a los jugadores de tenis en Cambridge.

Del mismo modo, Benjamin Robins, matemático británico, investigador de balística e ingeniero militar, también logró explicar las desviaciones en las trayectorias de las balas de mosquete a este efecto.

Dejando a un lado la controversia, todos estos científicos prominentes, no Magnus Magnusson, averiguaron qué estaba pasando exactamente. El efecto Magnus es una generación de una fuerza lateral o perpendicular sobre un objeto cilíndrico o esférico giratorio sumergido dentro de un fluido (gas o líquido).

Esto solo se aplica cuando hay un movimiento relativo entre el objeto que gira y el fluido. Lo verá en acción cada vez que vea partidos de fútbol o vea a los jugadores de tenis servir.

A medida que el objeto giratorio se mueve a través de un fluido, se aparta o se desvía de una trayectoria recta. Las diferencias de presión y flujo de aire se desarrollan a medida que el objeto pasa a través del fluido debido a los cambios de velocidad que induce el objeto que gira.

El efecto Magnus es, de hecho, un caso especial del principio de Bernoulli que establece que "un aumento en la velocidad de un fluido ocurre simultáneamente con una disminución de la presión o una disminución de la energía potencial del fluido".

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Veamos un ejemplo

Tomemos el ejemplo de una pelota que gira en el aire. La pelota "arrastrará" parte del aire a su alrededor mientras gira. Desde el punto de vista de la pelota, el aire pasa por todos lados. El giro del lado delantero de la bola que se convierte en el flujo de aire "tira" o desvía el aire en la dirección del giro.

El aire que viaja en contra de la dirección de giro se separa de la pelota, como era de esperar. El resultado neto significa que el aire se arrastra en la dirección de giro con la pelota "empujada" en la dirección opuesta. Suele ser perpendicular a la trayectoria del objeto que gira.

Esto hace que el objeto se desvíe en un arco notable alejándose de la trayectoria esperada. El siguiente video de Veritasium muestra este efecto en toda su grandeza.

Geniales ejemplos y aplicaciones del mundo real del efecto Magnus

Puedes ver el efecto Magnus a nuestro alrededor, a menudo nos emociona o nos molesta (bueno, si eres un fanático de los deportes). Ha ayudado a sacar la victoria de la derrota en los últimos minutos de los juegos de pelota o tal vez incluso salvó la vida de su antepasado en el campo de batalla en el pasado. O por supuesto, viceversa. Sus efectos también han provocado algunos proyectos realmente ambiciosos que podrían proporcionar fantásticas mejoras en la eficiencia del combustible o nuevas formas de transporte.

Echemos un vistazo rápido a algunos de estos.

Buques de rotor Flettner

Estos fantásticos barcos, que se asemejan a algo que un niño podría improvisar con maquetas de barcos y pajitas, utilizan grandes cilindros giratorios verticales para proporcionar un método potencial de propulsión para embarcaciones oceánicas. Estos barcos, construidos por primera vez por el ingeniero alemán Anton Flettner, utilizan velas de rotor impulsadas por motores para aprovechar el efecto.

Flettner aplicó su tecnología para construir la primera nave de propulsión con efecto Magnus, el Buckau. El barco se veía un poco extraño, pero fue una aplicación fantástica "fuera de lo común" de la teoría. Enercon GmbH utiliza esto hoy en su barco E1.

El Buckau, el barco Flettner Rotor, fotografiado en 1924 [Fuente de imagen: Wikimedia Creative Commons]

Aviones - Rotor Wing

Las aplicaciones no son exclusivas de alta mar. Los inventores también han tratado de aprovechar esto en las máquinas voladoras.

Los ingenieros han intentado ver si se puede generar sustentación a partir de los cilindros giratorios cuando se colocan en los bordes de ataque de las alas. En teoría, esto permitiría volar a velocidades horizontales más bajas. Uno de los primeros intentos de hacer esto fue en 1910 por Butler Ames. Ames era un congresista estadounidense que construyó un avión más pesado que el aire.

Hoy en día, el iCar 101 Ultimate es un proyecto propuesto que utiliza rotores Flettner en un diseño de aeronave móvil para combinar compacidad y mayor potencial de elevación, bastante bueno.

El Plymouth A-A-2004, avión de rotor Flettner[Fuente de imagen: Wikimedia Creative Commons]

Quiero ser como Beckham

El efecto Magnus ayuda a explicar las observaciones comunes que se observan en los deportes de pelota. Esto generalmente proporciona fantásticos trucos, tiros o bolas curvas que se ven en las trayectorias de las pelotas deportivas. Lo notarás más dramáticamente en el fútbol. Grandes ejemplos incluirían goles o tiros libres de jugadores como Ronaldo o, por supuesto, David Beckham.

Curiosamente, hubo una controversia en 2010 durante la copa mundial de la FIFA. El efecto Magnus provocó algunas críticas al balón durante este torneo. El argumento es que las bolas tenían menos control de desvío pero volaban más lejos.

Los lanzadores en el béisbol a menudo también se aprovechan de este fenómeno. A medida que lanzan, imparten diferentes giros a la pelota, lo que hace que se curve en la dirección deseada. Major League Baseball usa el sistema PITCHf / x para medir el cambio en estas trayectorias todo el tiempo.

Armas de proyectiles

Cualquier bala giratoria también está a merced de este efecto durante el vuelo. Aunque menos significativo en comparación con la gravedad, los vientos cruzados o la resistencia del aire, el efecto Magnus juega un papel importante. Incluso en un día completamente tranquilo, el proyectil sufrirá pequeños componentes laterales de viento, inclinando la punta de la bala ligeramente fuera de la dirección de viaje. La bala efectivamente "patina" por el aire. Este guiñada crea fuerzas de efecto Magnus que afectan la trayectoria vertical de la bala y alteran su punto de impacto / aterrizaje final previsto.

Fuentes:Britannica

Ver el vídeo: Matemáticas y fútbol (Octubre 2020).