Gå til hovedindhold

Magnus-effekt kopperne

Fodbold - Videnskaben på Besøg - colourbox

Har du tænkt over, hvordan det kan lade sig gøre, at en fodboldspiller kan sparke bolden uden om forsvarsmuren eller score fra et hjørnespark? I dette forsøg bruger vi to flamingo-engangskopper til at demonstrere Magnus-effekten, der bl.a. er grunden til, at en fodbold ændrer sin bane, når man laver et skruet spark.
 

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges i forsøget

Gaffatape er teknisk udstyr. Tapen er lavet af et vævet materiale lamineret på PET-plastik. Limen afhænger af anvendelsen. Gaffatape bruges når der er behov for en stærk, smidig og klistret tape. Læs mere her.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv evt. at spinne én kop meget langsomt og én kop meget hurtigt og tag tid. Din variabel er spinhastigheden.

Prøv at udføre forsøget ved forskellige vindhastigheder. Lav evt. testotekets vindmåler


Vejledning til forsøget


VIGTIGT - læs dette sikkerhedsafsnit, inden du går i gang

Hvis kopperne slippes fra et højt sted, skal eleverne sikres. Der bør således være en lærer tilstede.

Materialer du skal bruge

  • To engangsflamingokopper
  • Bred tape (gerne gaffatape)
  • Tre elastikker
  • Et højt sted man kan kaste fra.

Tip

I forsøget er brugt Papirladens termobæger (polystyren/flamingokopper) af denne type.

Aktivitetsvejledning

  1. Start med at klistre bundene på to flamingokopper sammen
  2. Sæt tape langs siderne på kopperne, så bundene klistres sammen
  3. Nu er de to kopper klistret sammen bund mod bund, så åbningerne vender ud af
  4. Bind 3 elastikker ind i hinanden, så du får én lang elastik
  5. Vikl elastikken omkring kopperne og hold dem, som du kan se på videoen. Slip kopperne så de flyver af sted, imens de spinner
  6. Film kopperne mens de falder, og mål forskellen i faldtid for en kop, der spinner, og en, der ikke spinner

Dataopsamling

Prøv at svare på følgende spørgsmål:

  • Hvilke kræfter virker på en bold, der skydes afsted?
  • Hvad skal der til, for at noget kan ændre sin flyvebane?
  • Hvad tror du, der har betydning for, at en skruet fodbold skifter bane?
  • Kan du komme på noget sted - ud over sport - hvor det er vigtigt at vide, hvordan noget bevæger sig gennem luften?
  • Hvordan kan det være, at kopperne falder langsommere, når de spinner?
  • Hvilken betydning, tror du, luften, der bevæger sig henover kopperne, har?
  • Hvilken betydning, tror du, spinhastigheden har?

Faglig forklaring

Flere kræfter påvirker kopperne eller en bold i bevægelse. Tyngdekraften vil søge at trække den mod Jorden, luftmodstanden vil søge at bremse den. Endelig vil forskellen i lufthastigheden over og under den roterende genstand påvirke - det er Magnus effekten.

Når vi spinner kopperne, vil luften, der møder bunden af kopperne, trækkes imod bevægelsesretningen og luften, der møder toppen af kopperne, trækkes medbevægelsesretningen. Havde kopperne trillet på en overflade og ikke i luften, havde de lavet et spin i den modsatte retning.

Da der er luftmodstand (altså gnidningsmodstand eller friktion) mellem luften og koppen, vil luften bremses op i bunden af kopperne, hvor de roterer imod bevægelsesretningen. Omvendt vil luften i toppen af kopperne, blive trukket med rundt langs kopperne og blive sendt skråt nedad bag ved koppen.

Newtons tredje lov (kendt som aktion er lig reaktion) fortæller os, at hvis der er luft, der sendes nedad, må koppen blive skubbet opad. Den kraft, der presser kopperne opad, er modsatrettet tyngdekraften, og kopperne falder derfor langsommere.

Man kalder det for Magnus-effekten, når rotationen af kopperne skaber en kraft, der afbøjer banen for kopperne. Man kender det fra flere sportsgrene, fx. fodbold, hvor en skruet bold kan ændre retningen på bolden så meget, at en dygtig fodboldspiller fx. kan score fra et hjørnespark. Men man kender det også fra affyring af kanonkugler eller moderne teknologi, hvor Magnus-effekten udnyttes på skibsfart.

Temarelation

Det er faktisk ikke ret mange år siden, at man var uvidende om, hvorfor en bold spinner, som den nogle gange gør. Magnus-effekten er opkaldt efter en tysk fysiker, som i 1852 første gang beskrev fænomenet. Selv de allermest dagligdags fænomener kan være ubeskrevne i videnskaben. Vi er nemlig langt fra at have beskrevet alt i vores vidunderlige vilde verden. Derfor skal du holde øjne og ører åbne - det kan være, det bliver dig, der ender med at opdage og lægge navn til en berømt fysisk effekt. 

Interessante links

Artikel om Magnus-effekten på wikipedia
Overraskende video om Magnuseffekten
Video om baggrunden for Magnuseffekten