
【化】 Magnus effect
equine; gee; horse; horseflesh; neddy; steed
【医】 hippo-
case; division; metre; square; standard; style
【计】 lattice
exert; protrude; put forth
this
【化】 geepound
effect
【医】 effect
马格努斯效应(Magnus Effect)指旋转物体在流体中运动时,因两侧流速差异产生横向作用力的物理现象。该效应由德国科学家海因里希·马格努斯于1852年首次系统描述,其核心机制符合伯努利原理与牛顿第三定律。
物理机制解析
当球体(如足球、乒乓球)在空气中旋转时,旋转方向与运动方向相同的表面会加速流体流速,导致该侧压力降低;而另一侧流体流速减缓,压力升高。这种压力差产生的横向力公式为: $$ F = frac{1}{2} rho v C_L A $$ 其中$rho$为流体密度,$v$为相对速度,$C_L$为升力系数,$A$为截面积。
典型应用场景
汉英术语对照
权威参考文献来源包括剑桥大学出版社《流体力学基础》、美国物理学会《流体物理学》期刊及国际运动生物力学学会年报。
马格努斯效应(Magnus Effect)是流体力学中的经典现象,指旋转物体在流体中运动时,因两侧流速差异产生横向力,导致运动轨迹偏转。以下是详细解释:
马格努斯效应由德国物理学家海因里希·马格努斯(Heinrich Magnus)于1852年系统描述并命名。但更早的1742年,英国工程师本杰明·罗宾斯(Benjamin Robins)已通过研究子弹轨迹偏差解释了类似现象。值得注意的是,牛顿在观察网球旋转时也记录了类似效应(如上下旋球的轨迹差异),但未进行系统性研究。
当旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不共线时,会在垂直于两矢量平面的方向产生横向力。具体机制如下:
横向力可通过儒可夫斯基定理(Joukowski theorem)计算: $$ F = rho cdot v cdot Gamma $$ 其中:
马格努斯效应在多个领域有重要应用:
部分学者认为该效应需结合康达效应(流体沿曲面流动的特性)解释,强调流体附着物体表面时的能量传递。此外,该效应在微观流体力学中的表现仍在研究中。
马格努斯效应揭示了旋转与流体动力学的深刻联系,其原理不仅解释了日常现象(如球类运动),还为工程创新提供了科学依据。如需更详细公式推导或实验案例,可进一步查阅流体力学教材或相关研究文献。
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