Effet Magnus
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L’effet Magnus, découvert par Heinrich Gustav Magnus (1802-1870), physicien allemand, permet notamment d’expliquer les effets de balle dans le sport.
Quand la vitesse d'un fluide (comme l'air) augmente, sa pression diminue, et réciproquement, comme l'indique l’équation de Bernoulli<ref>le théorème de Bernoulli ne s'applique que dans le cas d'une fluide incompressible, ce qui n'est pas le cas de l'air ; toutefois, il permet de comprendre simplement le phénomène </ref>.
[modifier] Balistique
Lorsqu'une balle en rotation se déplace dans l'air, elle va par frottement modifier la vitesse du courant d'air autour d'elle. L'effet sera dissymétrique : d'un côté la balle entraîne l'air qui accélère. De ce côté la pression diminue. De l'autre côté la balle freine l'écoulement d'air et la pression augmente. On aura donc une différence de pression et la balle va se déplacer du côté où la pression est plus faible. Selon la vitesse de rotation de la balle, la position des points où la vitesse est respectivement minimale et maximale (et donc le sens de la force appliquée) varie.
Cependant, on peut dire qu'en gros et par exemple, pour une rotation d'arrière en avant (axe horizontal perpendiculaire au mouvement, comme une balle roulant sur le sol), la balle plongera plus vite vers le sol. Dans le sens contraire, elle sera soulevée et aura une trajectoire plus plate, elle volera plus loin avant de toucher le sol.
C'est cet effet qui explique par exemple la trajectoire travaillée des tirs de coups-francs au football ou l'effet plongeant d'une balle de ping-pong lors d'un smash.
Un engin comme le boomerang exploite des effets similaires.
Inversement, l'effet magnus participe à l'imprécision des armes à feu non rayée et utilisant une balle ronde : avec ces armes, au sortir du canon la balle a une rotation très variable, et elle se comporte de façon non moins variable.
[modifier] Propulsion (Marine)
EN COURS DE TRADUCTION
L'utilisation de l'effet Magnus a été proposé pour mettre au point des systèmes de propulsion composés de gros cylindres verticaux en rotation produisant une poussée latérale en fonction du vent.- Le Buckau (rebaptisé plus tard Baden-Baden)
- L'Allemand Anton Flettner fit transformer le Schooner trois mâts Buckaudans les chantiers Germania de Kiel et acquit une première expérience avec ce pincipe.
Die Buckau, die 1924 mit zwei Rotoren zu ihrer Probefahrt auslief, wurde bei Windstille und eingeschränktem Fahrwasser angetrieben durch einen Hilfsmotor, der auf einen Propeller wirkte. Nach verschiedenen Tests unter variablen Wetterbedingungen erreichte Flettners Rotorschiff, nun umbenannt in „Baden-Baden“, nach einer erfolgreichen Atlantiküberquerung am 9. Mai 1926 New York.fonctionnant sur ce principe et qui traversa l'Atlantique en 1926.
- Für die Rob. M. Sloman jr. Reederei in Hamburg, wurde am 28. Juli 1926 bei der AG „Weser“-Werft Bremen, die 2077 BRT große Barbara in Dienst gestellt. Im Auftrag der Reichsmarine wurde das Frachtschiff mit drei Flettner-Rotoren als Zusatzantrieb ausgerüstet. Es kreuzte bei Windgeschwindigkeiten um Beaufort 4 mit 4 Knoten Geschwindigkeit gegen den Wind, vor dem Wind kreuzte das Schiff angeblich sogar mit 9 Knoten. Dennoch verloren Flettner-Rotoren in den Jahren nach 1930 den wirtschaftlichen Konkurrenzkampf mit rein maschinellen Antrieben in gleichem Maße wie die Segelantriebe selbst.
- Alcyone (Forschungsschiff von J. Cousteau)
- Der französische Ozeanograph Jacques-Yves Cousteau ließ Anfang der 1980er Jahre die Alcyone planen und bauen. Dieses Schiff besitzt einen abgewandelten Flettner-Antrieb (von Cousteau franz. Turbovoile oder engl. Turbosail genannt), der ebenfalls den Magnus-Effekt ausnutzt. Die beiden Zylinder liefern etwa 25-30% der Antriebsenergie, die ausschließlich zur Unterstützung des Schraubenantriebs verwendet wird. Das Schiff ging 1985 auf Jungfernfahrt und ist immer noch für die Cousteau Society unterwegs. Anstelle der Rotation wird der Magnus-Effekt bei Cousteaus Entwurf durch eine Absaugung der Grenzströmung entlang den Zylinderseiten bewirkt. Diese Weiterentwicklung hat einen geringeren Wirkungsgrad als der Flettner-Rotor, vermeidet aber die technisch aufwändigere Erzeugung der Zylinderrotation und ermöglicht zudem den Einbau leichterer Zylinder.
- Die Calypso II sollte nach Cousteaus Vorstellung einen echten Flettner-Antrieb erhalten. Das Schiff ist nach dem Tode Cousteaus nicht mehr gebaut worden.
- Die Uni-Kat Flensburg wurde am Institut für Physik und Chemie und ihrer Didaktik an der Universität Flensburg unter Professor Lutz Fiesser im Rahmen des Projekts PROA entwickelt. Die Schiffstaufe fand auf der Flensburg Nautics 2006 statt.
- 2006 beauftragte der Windenergieanlagenhersteller Enercon bei der Kieler Lindenau-Werft ein 130 m langes Frachtschiff, dass neben einem dieselelektrischen Hauptantrieb über vier Flettner-Rotoren verfügen soll. Geplante Indienststellung ist September 2008.
[modifier] Note
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