香蕉......球！
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送交者: hei2 于 2006-06-17 19:44:46
世界杯正热，解说员少不了说“香蕉球”。这球和香蕉是怎么拉上关系的，其中的道理又是什么？
原来球飞起来的时候，有时候会得意地旋转起来。如果把坐标固定在球心，跟着球一起飞翔的话，就会发现球的表面有半边由于旋转引起的线速度和来流的方向一致，另外半边相反。粘在球面的气流于是在一边速度快另一边速度慢，快速的一边要在球面上跑过比慢速的一边更长的距离，然后两边气流相遇于球面的一点，共同离开球面。快速的一边压力小，慢速的一边压力大，两边的压差使得旋转的球在飞行中产生了一个跟飞行方向垂直的力，球也就开始偏离原来的飞行方向，而且总是偏向气流快速的一边。因此，如果想让球从人墙的右边绕过去，踢球的时候就要在把球往人墙的右边边缘踢的同时，让球由右向左旋转起来。当然，球的飞行速度和旋转速度要配合得恰到好处才能成功，这也是香蕉球为足球界“高”技术的原因。
这个球变香蕉的现象学名叫Magnus Effect，是一个叫Magnus的德国人于1853年首先描述的。但也有人认为牛顿比Magnus早一百多年就已经正确地描述和解释了这一现象。
Magnus现象和机翼的升力同源。后来的人们发现，不用旋转的球一样可以得到这个与飞行方向垂直的力，只需把飞行固体的表面上下做得不对称，或者让它与气流形成一个攻角以造成上下来流不对称，同时，把固体的后缘做尖，强迫上下两边的气流在尖尖的后缘处会合，这样，就可以造成上下两边的气流压力不等，形成升力。这个强迫气流在后缘会合的条件，学名叫如科夫斯基-库塔条件。
最近，NASA的工程师们正在琢磨一种新的方法来控制机翼的升力，他们把机翼的后缘做成圆的，然后在贴近表面的地方从机翼内部向外喷气，喷气量的大小不同就带动机翼上下两边的气流在不同的点会合，从而达到不调节固体也可以调节升力的目的，可以省去用来调节固体的繁重的液压装置，喷气则直接从发动机引来，简便实用。这个技术目前在无人机上用。
Magnus效应也可以用来风力发电！Magnus风力发电机采用的是在一个环形导轨上方知一个小车，小车上安装一个直立的圆柱，圆柱有一个小电机带动旋转，有风的时候，圆柱和小车就会因受到Magnus效应的影响而在导轨上移动，导轨下安装发电机，由运动的小车带动而发电。这种方法用一点小电量为代价来获取风能产生更多的电。俄罗斯理论和应用力学研究所开发了一个小规模的，据说尤其适合风速偏低，传统叶片风力发电机甚至无法启动的地区，正在把这个作为一个招商项目。其实，美国人在30-40年代作过一个大规模的，但由于结构和经济原因没有成功，故几十年下来没人再做。近来，这个风能发电装置又有回潮的趋势。
Magnus效应还可以用来控制精确制导炸弹。说来话长，就此打住。
一个香蕉球扯出这么多。打住打住。
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