Bir topa vurup dönmesini sağlayarak yön değiştirmesi ustalık ister. Ancak bu hareketin ardındaki fiziksel açıklama, Magnus etkisi ile ilgilidir.
6 Ekim 2001’de İngiltere, Yunanistan karşısında 2-1 gerideydi. Bu sonuçla İngiltere, 2002 Dünya Kupası finallerine doğrudan gitme şansını kaybedebilir ve Ukrayna’ya karşı zorlu bir play-off oynamak zorunda kalabilirdi.
Maçın 93. dakikasında takım kaptanı ve Manchester United’ın yıldız oyuncusu David Beckham topun başına geçti. Yaklaşık 25 metreden kullandığı serbest vuruşta topa öyle bir falso verdi ki, top barajın yanından kıvrılarak geçti ve İngiltere’yi doğrudan Güney Kore ve Japonya’daki Dünya Kupası finallerine taşıdı.
Yunan oyuncular topun izlediği yolu şaşkınlıkla takip etti. İlk anda tehlikenin geçtiğini düşündüler. Ancak top sola doğru büküldü ve sonunda kaleye girdi. Bu vuruş, hem donup kalan kaleciyi hem de BBC spikerini büyük bir şaşkınlığa uğrattı.
Magnus etkisinin en unutulmaz örneklerinden biri, Roberto Carlos’un 3 Haziran 1997’de yaklaşık 35 metreden kullandığı efsanevi serbest vuruşta görüldü. Top, ilk anda kalenin oldukça dışına gidiyormuş gibi görünüyordu. Ancak kendi ekseni etrafındaki hızlı dönüşü, havayla etkileşimini değiştirdi ve topun yolunu beklenmedik biçimde büktü.
Türbülansla birleşen Magnus etkisi, topa olağanüstü bir falso kazandırdı. Bu yüzden Fransa kalecisi Fabien Barthez için topun son anda yön değiştiren hareketini takip etmek neredeyse imkânsız hâle geldi.
Magnus Etkisi Nedir?
Magnus etkisini anlamak için önce havanın da su gibi bir akışkan olduğunu hatırlamak gerekir. Akışkanlar, bir cismin çevresinden geçerken belirli yollar izler. Bu yollara akım çizgileri denir. Bir top havada ilerlediğinde, aslında durağan bir boşlukta değil, çevresinden akan hava içinde hareket eder.
Bernoulli ilkesine göre bir akışkanın hızı arttıkça basıncı azalır. Hava bir cismin çevresinden farklı hızlarla geçtiğinde, cismin iki yanında farklı basınç bölgeleri oluşur. Bu basınç farkı da cisme yön değiştiren bir kuvvet uygular. Uçak kanatlarının havalanmasını sağlayan temel fikir de budur.
Futbolda bu etki, dönen bir topun hareketinde açık biçimde görülür. Oyuncu topa falso verdiğinde top yalnızca ileri doğru gitmez; aynı zamanda kendi ekseni etrafında döner. Bu dönüş, topun bir tarafındaki havayı hızlandırır, diğer tarafındaki havayı ise görece yavaşlatır. Hızlı akan tarafta basınç düşer, yavaş akan tarafta basınç daha yüksek kalır. Ortaya çıkan basınç farkı, topu yana doğru iter.
İşte bu yan kuvvete Magnus etkisi denir. Topun havada düz bir çizgi izlemek yerine kıvrılarak gitmesinin nedeni budur. Basıncın daha düşük olduğu taraf, topu kendine doğru çeker. Böylece top, düz bir çizgi izlemek yerine havada kıvrılarak gider. Futbolda “falso” dediğimiz şeyin fiziksel açıklaması budur.
Topun izlediği yolu yaklaşık olarak dairesel kabul edersek, Magnus kuvveti ile merkezcil ivme arasındaki ilişkiden bu dairenin yarıçapını hesaplayabiliriz:
Burada A topun yüzey alanını, havanın yoğunluğunu, v topun hızını, m topun kütlesini, ω topun kendi ekseni etrafındaki dönme hızını ve Magnus katsayısını gösterir. Ancak gerçek bir vuruşta hava direncini de hesaba katmak gerekir. Top ilerledikçe hızı azalır. Hız azaldıkça yörüngenin yarıçapı da değişir ve top tam bir çember çizmek yerine spiral benzeri bir yol izler.
Magnus Etkisi Sadece Futbolda Karşımıza Çıkmaz
Magnus etkisi yalnızca futbolda görülmez. Golf, tenis, basketbol, beyzbol, voleybol, masa tenisi ve kriket gibi dönen topların kullanıldığı birçok sporda karşımıza çıkar. Etki bununla da sınırlı değildir. Balistikte, havacılıkta ve denizcilikte de önem taşır. Hatta bazı uçak tasarımlarında kanat yerine dönen silindirlerle kaldırma kuvveti üretme fikri denenmiştir; ancak bu tasarımlar yaygın ve başarılı bir çözüme dönüşmemiştir.
Sonuçta Magnus etkisi, akışkanlar mekaniğinin en etkileyici örneklerinden biridir. Bir futbol topunun kaleye giderken beklenmedik biçimde kıvrılması, yalnızca oyuncunun becerisiyle açıklanamaz. O vuruşun arkasında hız, dönme hareketi, basınç farkı, türbülans ve geometri birlikte çalışır. Bu yüzden iyi bir falso, sahada görünen bir fizik deneyidir.
Spor ve fizik ile ilgili bir başka yazımıza daha göz atmanızı öneririz: Dick Fosbury: Fizik Sayesinde Dünya Rekoru Kıran Efsane Sporcu
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- Britannica, The Editors of Encyclopaedia. “Magnus effect”. Encyclopedia Britannica, 12 Mar. 2024, https://www.britannica.com/science/Magnus-effect. Accessed 19 June 2024.
- The Magnus effect: the physical principle feared by goalkeepers. Kaynak site: ZME Sceince. Yayınlanma tarihi: The Magnus effect: the physical principle feared by goalkeepers
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
