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

単位: m/s (例: サッカーシュート 約30m/s)
単位: rpm (1分間の回転数)
単位: メートル (例: サッカーボール 約0.11m)
単位: kg/m³ (標準大気圧 1.225)

マグナス力 (揚力 F)

-- 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。