Xoay quả bóng khi thả từ trên cao, và nó bay như một chú chim: Hiệu ứng vật lý thú vị

Hãy cùng đến Tasmania, nơi có con đập chắn nước Gordon với độ cao 216 m, ngang ngửa một tòa cao ốc 38 tầng. Nếu đứng từ trên đập thả xuống một quả bóng rổ, chúng ta sẽ quan sát thấy mặc dù quỹ đạo của quả bóng sẽ chệch sang bên, nhưng nó sẽ vẫn tiếp đất tại vị trí nào đó ngay phía dưới.

Tuy nhiên, kênh khoa học Veritasium trên Youtube, một kênh chuyên nghiên cứu và làm thí nghiệm về khoa học kỹ thuật, lại cho chúng ta thấy rằng kết quả sẽ khác biệt nếu chúng ta xoay tròn quả bóng trước khi thả.
Trong video, bạn không hề tác động lực để đẩy nó ra phía xa mà chỉ đơn thuần thả nó xuống trực tiếp phía dưới, nhưng quả bóng lại bay vút ra xa, êm đềm giống hệt như một chú chim.
Giải thích
Derek Muller, thành viên của kênh khoa học Veritasium đã giải thích, lý do để quả bóng đã có một “chuyến bay” như thế là nhờ hiệu ứng Magnus. Hiệu ứng này được đặt tên theo Heinrich Gustav Magnus; ông đã miêu tả hiện tượng này vào năm 1852, dù trước đó 200 năm Isaac Newton cũng đã quan sát và ghi chép cùng một hiện tượng tương tự.
Hiệu ứng Magnus sẽ tác động tới vật thể quay đang di chuyển trong không khí. Nó có liên hệ trực tiếp với nguyên lý Bernoulli: khi vận tốc của dòng không khí tăng lên, áp suất của dòng không khí giảm xuống.

(Ảnh: Wiki)

Trong ví dụ trên, có hai dòng không khí tác động đến quả bóng. Phần khí chuyển động thuận theo quả bóng sẽ tăng vận tốc và cuốn quả bóng theo, phần không khí chuyển động ngược hướng quay sẽ tác động một lực đẩy lên quả bóng, khiến nó bay ra xa. Nói cách khác, quả bóng sẽ bay theo hướng vuông góc với khối không khí đang chuyển động ngược hướng quay, được biểu thị bằng lực F như trong hình.
Một số ứng dụng cho nguyên lý này
Có một số ứng dụng thực tiễn của hiệu ứng Magnus trong cuộc sống, ví dụ trong các môn thể thao như bóng đá, tennis… Một ví dụ khác là kiểu tàu buồm trục xoay Rotor (Flettner ship hay Rotor ship). Thay vì gắn cột buồm, con tàu này lại được trang bị những cột trụ liên tục xoay tròn để tạo lực điều hướng con tàu trên mặt nước. Đến giai đoạn đầu thế kỷ 20, tàu Rotor đã không còn có thể so bì với động cơ dầu diesel, nhưng hiện nay người ta đang tái cân nhắc loại tàu này, do những mối quan ngại về tác hại của nhiên liệu hóa thạch đối với môi trường xung quanh.

Đây là kiểu tàu Rotor buồm xoay, những ống khói lớn trong hình thực ra là buồm tàu. Chúng đón hướng gió chạy ngang qua hai cột xoay để đẩy tàu tiến lên phía trước.

Thạch Khánh tổng hợp