Page 19 - 27期校刊

作品三 馬格努斯效應 林承翰

籃球從大壩上丟下去會怎麼樣呢 ? 如果把球直接丟下去時，球就會直接落地，如果在丟下

去前，把球往後旋轉再丟，球就會往前飄，並飄得很遠，這就是「馬格努斯效應」。當把球丟
下去時，因為地心引力的關係，所以直直落地，球往後轉時，氣流經過球體，球體上下的空氣

流速不同產生了壓力差，進而產生向上的作用力，因此球才會往前飄。此現象牛頓在 1672 年
的劍橋學院觀看了網球比賽後，發現並推論了

網球在快速旋轉時會偏移的現象和原因，接下
來介紹幾個相關的有趣實驗。

先在桌邊架一個木板 30 度的斜坡，再將 A4 紙捲成紙
筒，讓紙筒從斜坡放下去，紙筒在離開桌面時就會垂

直掉落，甚至是往後掉呢！第二個實驗是發射紙筒，
先取９條橡皮筋，互相連接並固定在桌邊，然後將塑

膠條穿過橡皮筋並對折，然後取鋁箔紙中央的紙筒，將
塑膠條以順時針捲在紙筒上並轉三圈，之後發射紙筒，

可發現它不只是往前運動，更是往上飛很高喔 ! 最後一
個實驗是馬格努斯飛行器，先將兩個紙杯杯底黏在一

起，再將橡皮筋往自己方向轉數圈，然後高舉甩出便可
飛行，紙杯先往上飛，然後再慢慢降落，這就是馬格努

斯現象。

接下來我們介紹馬格努斯效應和綠色航運科技的關係。馬格努斯不只可以用在科學實驗上

面，也可以用在交通方面，例如 : 轉子帆，它的理論基礎是馬格努斯中的空氣動力學。當在空
氣中移動的一個旋轉物體時，就會產生側向力，以旋轉中的球舉例說明：球旋轉時，旋轉側會

帶動一部分空氣，使尾流成一個角度偏離背風側，而靠旋轉球的迎風側。根據牛頓第三定律，
力的作用是相互的，偏轉的尾流將球推向相反方向，旋轉球會受到一個側向推力，因此設計出

轉子帆。在20世紀初，德國工程師安東·弗萊特納(Anton Flettner)製造第一艘轉子帆動力船，
但是因為旋轉它們所需要的能量太大，因此第一代轉子帆並不實用。

目前芬蘭 Norsepower 公司開發了一種使用新
材料轉子帆技術，創造利用更少的電力即能推動轉

子帆，使其產生更高效的推力。目前這技術發展漸
趨完善，更多遠洋船隻將會採用。現在大多數船隻

動力來源為燃燒石油，其所產生的溫室氣體對環境
有很大的負面影響，海上航運業正面臨減排壓力，

丹麥的一間公司旗下的一艘船將利用轉子帆技術營
運，相信未來會有更多使用新一代轉子帆技術的船

隻馳騁在浩瀚的海面上 ! 轉子帆技術——綠色航運新科技。

科學嘉年華 19