Page 18 - 27期校刊
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作品二 馬格努斯效應 香蕉球與轉子帆
1672 年牛頓在劍橋學院 (Cambridge College) 看
完了網球比賽後,發現並推論了球體在快速旋轉中,
有偏移的現象和原因。相隔了數百年後,1852 年德國
物理學家馬格努斯 (Magnus) 說明了這種效應,而被稱為
「馬格努斯效應」。
1997 年,法國與巴西的比賽中,名叫羅伯托卡洛斯的巴西球員,從 35 米外發了自由球,
當時有人牆擋在球門前,他無法將球直接射入球門,但是羅伯托決定嘗試一件不可能的事,球
踢出後,打算讓球繞過球員,但眼見球直飛著正準備出界時,球突然朝左勾,射門成功!全場
觀眾歡聲雷動,大聲歡呼!依牛頓第一運動定律「動者恆動,靜者恆靜」,除非它受到外力影
響,否則不會改變直線運動方向。當卡洛斯踢出球時已經給球施加方向和速度,但是奇怪的是
直線前進的球為什麼會突然改變方向 ? 難道他有魔法讓他造就了史上最偉大的進球之一 ? 請大
家跟著我的腳步,讓我來為大家解答吧 !
最重要的關鍵在於「旋轉」!
他的擊球點就在球的「右下方」,球向右側高飛,但球也繞著中心
轉,像指尖陀螺一樣,飛行時兩側空氣使球變慢,其中一側空氣與球轉
向相反,產生高壓區,另一側則和球的轉向相同,產生低壓區,高壓區
向低壓區推進,使球偏移原本前行的路徑,而產生弧線。日本山形大學
研究人員在 1998 年發表的論文中,利用「有限元分析」來模擬足球員
踢球的動作。研究確認了這個絕大多數足球
員都知道的訊息──如果將踢球的點稍微偏離中心,並使腳和小腿
呈 L 型,就能踢出香蕉球。成功的香蕉球會完美地繞過防守的人牆,
每次對手以香蕉球進球,防守員總會萬分懊惱,心裡又不屑地咕噥
著:「你只是懂得利用馬格努斯效應而已!」如果要使球飛高的話,
可能需要朝著球心偏下一點點踢,而當想要讓球路線呈現完美弧
線,只要偏左下或偏右下一點的位置踢球。
在能源科技上也運用了馬格努斯效應喔! 20 世紀初,佛萊特納製作了第一艘有引擎驅動
的轉子帆動力船,但當時油價並不高,所以未引起關注。由於材料限制,體積巨大,而且所需
能量太大,因此第一代轉子帆船並不實用。
於今,荷蘭公司交付的貨船中有著運用馬格努斯原理的旋帆筒 ( 轉子帆 ) 設計,據了解,
將旋筒風帆作為輔助動力,約能節省 14% 的燃料能源。廈船重工為維京建造一艘 2800 人遊輪
型客船,船上也安裝了轉子帆設備,研究初估最大可獲 25% 節油效果……,這些就是「馬格努
斯效應」應用在現代生活上的例子,2016 年後轉子帆設計在降低油耗能源、減少地球溫室效
應的環保議題中,將成為新興的海上能源科技之星。
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