Fizik

Efsanevi Serbest Vuruşların Ardındaki Bilim: Magnus Etkisi

Futbolcular özellikle serbest vuruşlarda rakip takımın savunma oyuncularının oluşturduğu barajı ve kaleciyi aşıp topu kalenin üst köşesine göndererek gol atabilmek için genellikle topa havada yön değiştirecek şekilde vurmaya çalışır. Roberto Carlos’un, fizik kanunlarına meydan okuyan olağanüstü serbest vuruşlarından bir tanesini aşağıda izleyebilirsiniz.

Carlos koşup topa vurduğunda, top hedefinin çok ötesine gidiyor gibi görünüyordu. Sonra aniden, top sola döndü ve kalecinin bir santim bile hareket etmesine fırsat vermeden gol oldu.

Yetenekli sporculara özgü bu vuruşun gerçekleşmesini sağlayan ise topun dönmesi ve üzerine etki eden aerodinamik kuvvetlerdir. Bir topa herhangi bir dönüş hareketi verdirmeden vurursanız top bir parabolün izini sürüyormuş gibi hareket eder. Ama topa biraz dönüş yaptırırsanız hareketinin matematiği üç boyutlu hale gelir. Yukarı ve aşağı hareket etmenin yanı sıra, sola veya sağa doğruda top hareket edebilir. Peki havada uçarken topu sola veya sağa iten nedir? Bu, Magnus etkisi olarak adlandırılan ve 1852’de dönüşün bir top üzerindeki etkisini ilk açıklayan Alman matematikçi Heinrich Magnus‘un adını taşıyan bir kuvvettir.

Magnus Etkisi Nasıl Gerçekleşir?

Topun sağdan sola hareket etmesini sağlamak için Carlos, topun sol tarafı ona doğru dönecek şekilde tekme attı. Top havada hareket ederken aynı zamanda kendi etrafında dönüyorsa topun çevresinde hareket eden hava dönen topla birlikte sürüklenir. Bu nedenle hava topun bir tarafında diğer tarafına göre daha hızlı hareket eder.

Havanın topun etrafında farklı hızlarda hareket etmesi basınç farkına yol açar. Havanın daha hızlı hareket ettiği kısımda basınç düşükken, yavaş hareket ettiği kısımda basınç yüksektir. Etrafındaki basınç farkı nedeniyle topun üzerine etki eden kuvvetler dengeli değildir. Sonucunda da basıncın az olduğu tarafa doğru net bir kuvvet ortaya çıkar. İşte bu kuvvet Magnus kuvveti olarak adlandırılır. Dönme yönü topun üzerine etki eden Magnus kuvvetinin yönünü belirler.

Aynı ilke, bir golf topunun normalden daha uzağa gitmesi için kullanılır. Bu kez, dönüş ekseni yatay ve topun hareketine diktir. Vuruş esnasında topun alt kısmı uçuş yönünde dönecek şekilde topu döndürülür. Bu, hava akış hızını azaltır ve Bernoulli etkisiyle topun altındaki basıncı artırır, bu da topun üzerinde yerçekimine karşı koyan yukarı doğru bir kuvvet oluşturur. Sporcular başarılı vuruşlarını yaparken bu fiziksel bilgileri mi kullanırlar, yoksa biraz da şansları mı yaver gider bilemeyiz. Ancak çok çalışma ile imkansızı başarmak mümkün gibi gözüküyor. Öğrenmek güzeldir, bilgi ile kalın…

Kaynak: Marcus du Sautoy ; The Number Mysteries: A Mathematical Odyssey through Everyday Life

Matematiksel

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu