マグナス力計算機
回転ボールが曲がる力(揚力)をシミュレーション
マグナス力 (揚力 F)
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N (ニュートン)
マグヌス効果とは?
マグヌス効果(Magnus Effect)とは、回転しながら進む物体(球や円柱)に、進行方向と垂直な向きの力(揚力)が働く現象です。流体力学におけるベルヌーイの定理によって説明されます。
なぜボールは曲がるのか?
ボールが回転していると、ボールの表面の空気の流れが回転に引きずられます。
- 回転と同方向の側: 空気の流れが加速され、圧力が下がります。
- 回転と逆方向の側: 空気の流れが減速され、圧力が上がります。
この圧力差によって、圧力の高い方から低い方へ力が生じます。これがマグヌス力です。
計算式(近似)
球体に働くマグヌス力 $F$ は、以下の簡易式で近似できます($S \propto \omega$ を仮定など)。
$$ F \approx \frac{1}{2} \pi \rho R^3 v \omega $$
- ρ: 流体(空気)の密度 [kg/m³]
- R: 半径 [m]
- v: 速度 [m/s]
- ω: 角速度 [rad/s] ($= 2\pi \times \text{回転数(rps)}$)
※実際の係数は表面の粗さ(ディンプルや縫い目)やレイノルズ数により複雑に変化しますが、この計算機では理想的な物理モデルに基づく概算値を示します。