Springen naar inhoud

[Mechanica] De Natuurkunde achter een effectbal


  • Log in om te kunnen reageren

#1

JoBANsweijer

    JoBANsweijer


  • 0 - 25 berichten
  • 1 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2006 - 14:46

Met het WK voor de deur verschijnen er veel filmpjes van harde schoten op het doel, vaak vertraagd afgespeeld. Tijdens het kijken van zo'n vertraagd filmpje van een schitterende effectbal vroeg ik mij opeens af hoe dat nou zat. Hoe komt het, dat als een bal een draaiing meekrijgt, de bal zich in een (horizontale) boog voortbeweegt.

Als een bal wordt geschoten gebeurt er het volgende (plaatje). De rode pijl geeft de draairichting van de pijl aan, en de groene pijl de baan die de bal volgt (dit geldt ook in de volgende plaatjes).

Toen ik ging redeneren kwam ik echter alleen op theorieŽn uit die zouden verklaren dat de bal een boog de tegenovergestelde boog volgt dan de boog die hij in praktijk volgt. Dit zijn mijn redenaties:

Redenatie 1: (plaatje)
Als een bal hard geschoten wordt ontstaat er een gebied met een lagere luchtdruk achter de bal (het gehele blauwe gebied). Door de draaiing van de bal wordt het donkerblauwe gebied aan de linkerkant van de bal sneller opgevuld met lucht, waardoor er in het lichtblauwe gebied een nog lagere druk heerst dan in het donkerblauwe gebied, waardoor de bal naar rechts getrokken wordt.
Deze theorie kan echter de prullenbak in, want met een draaiing tegen de klok in beweegt de bal juist naar links.

Redenatie 2: (plaatje)
De blauwe pijlen in dit plaatje geven de wind aan.
Als een bal hard geschoten wordt met een draaiing ondervind de bal luchtweerstand, die luchtweerstand is in dit geval aan de rechterkant van de bal groter dan aan de linkerkant, omdat de rechterkant van de bal tegen de 'wind' in beweegt, en de linkerkant met de 'wind' mee. Door de verhoogde luchtweerstand aan de rechterkant wordt de bal aan de rechterkant afgeremd, waardoor de bal in een boog naar rechts beweegt.
Ook deze theorie kan de prullenbak in, omdat de bal de tegenovergestelde kant op draait in praktijk.

(Alle plaatjes zijn bovenaanzichten)

Twee theorieŽn, allebei onzin. Wie kan mij uitleggen wat de logica achter een effectbal is?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 juni 2006 - 15:59

Een bal beweegt in een medium, de lucht. De rotaties die het heeft geeft dus een extra wrijving (kracht) een bepaalde kant op. Als je een bal rond laat draaien (snel) in het water zie je ook dat het water aan de rand met de bal meegaat.

Een effectbal is dus gewoon hoe de spin van de bal op de lucht 'rijd'. Hoe dat precies allemaal gaat is een heel ander verhaal.

#3

oktagon

    oktagon


  • >1k berichten
  • 4502 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 07 juni 2006 - 16:14

Je kunt het wrs.vergelijken met biljarten;je deelt excentrische krachten op de bal uit,waardoor er een draaieffect ontstaat.
Schop/stoot je een bal rechtstreeks op een doel dan moet dat centrisch gebeuren em als de keeper mis duikt,zittie!
Exc.ballen maken dus bogen en wel in in alle richtingen die je wenst,afhankelijk van je exc.trap!

#4

PCB

    PCB


  • >100 berichten
  • 175 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2006 - 17:38

Waarom 'dwarrelt' een bal dan zo als je hem keihard raakt, maar zonder spin?
(het ventiel blijft constant dezelfde richting uit wijzen)
TU/e Werktuigbouwkunde

#5

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2006 - 17:45

Dat kan aan van alles liggen. Zo'n bal hoeft geen perfect symmetrische massaverdeling te hebben, en luchtweerstand varieert afhankelijk van de inhomogeniteit van de lucht. Opgemerkt moet worden dat op het systeem "de bal" externe krachten werken, waardoor de wet van behoud van impuls niet meer geldt.
'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.

#6

wombat

    wombat


  • >250 berichten
  • 582 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2006 - 18:04

Dat kan aan van alles liggen. Zo'n bal hoeft geen perfect symmetrische massaverdeling te hebben, en luchtweerstand varieert afhankelijk van de inhomogeniteit van de lucht. Opgemerkt moet worden dat op het systeem "de bal" externe krachten werken, waardoor de wet van behoud van impuls niet meer geldt.


De bal krijgt een effect doordat de lucht aan een zijde sneller langs de bal gaat dan aan de andere. Daardoor krijg je verschil in luchtdruk, de snelst stromende lucht zal onderdruk veroorzaken. Dat is de richting waarin de bal gaat.
De bal zal dus een gebogen lijn volgen omdat de vacuumzijde loodrecht op de richting van de bal staat.
Het eerste wiel was echt niet rond

#7

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 juni 2006 - 18:34

De bal krijgt een effect doordat de lucht aan een zijde sneller langs de bal gaat dan aan de andere. Daardoor krijg je verschil in luchtdruk, de snelst stromende lucht zal onderdruk veroorzaken. Dat is de richting waarin de bal gaat.


Als ik het bericht goed lees, precies fout... :roll:
Zoek op magnus-effect. Hier hebben we dat al eens behandeld:
http://www.wetenscha...ghlight=voetbal
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#8

Marco van Woerden

    Marco van Woerden


  • >250 berichten
  • 477 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2006 - 18:47

De bal krijgt een effect doordat de lucht aan een zijde sneller langs de bal gaat dan aan de andere. Daardoor krijg je verschil in luchtdruk, de snelst stromende lucht zal onderdruk veroorzaken. Dat is de richting waarin de bal gaat.
De bal zal dus een gebogen lijn volgen omdat de vacuumzijde loodrecht op de richting van de bal staat.

Daarmee heb je nog niet het 'gedwarrel' verklaard.
'Moeder, is het al nacht?' vraag ik. Maar er is niemand. Ik ben alleen.

#9

Miels

    Miels


  • >5k berichten
  • 14507 berichten
  • Beheer

Geplaatst op 07 juni 2006 - 23:27

Haha, toevallig heb ik dat net gelezen naar aanleiding van dit bericht op ons nieuwsforum, dat linkt naar http://www.physorg.c...ws68897964.html

Het schijnt, zo wordt daar verklaard, te komen door de naden op een bal: hoe minder naden, hoe onregelmatiger luchtstromen. Zo schijnt de nieuwe officiele voetbal minder naden te hebben dan de vorige versie, waardoor deze daar vatbaarder voor is. Een baseball is een nog extremer voorbeeld, waar pitchers dankbaar gebruik van maken.

Never be afraid to try something new. Remember, amateurs built the ark. Professionals built the Titanic


#10

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 08 juni 2006 - 09:55

De bal krijgt inderdaad een boog door het magnus effect de bovenkant van een bal gaat -bij topspin - sneller dan de onderkant. Door de wrijving van de bal ten opzichte van de lucht bouwt zich voor/boven de bal extra druk op die de bal naar beneden drukt. Een tafeltennisbal moet daarom veel meer effect meegegeven worden omdezelfde boog te krijgen als een tennisbal. Mogelijk speelt ook het formaat van de bal nog een rol.

Dit effect stabiliseert ook de baan van de bal zoals bij een kogel waarop een spiraal is aangebracht. Dit neutraliseert oneffenheden/onregelmatigheden in de vorm van de bal

Een dwarrelbal ontstaat dus niet door effect maar juist door de afwezigheid ervan.

#11

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 juni 2006 - 11:05

Door de wrijving van de bal ten opzichte van de lucht bouwt zich voor/boven de bal extra druk op die de bal naar beneden drukt.

Niet om mieren te n.... , maar er bouwt zich vůůr de bal niets op, of anders minstens aan boven- en onderzijde evenveel. Door het kleinere snelheidsverschil tussen baloppervlak en langsstromende lucht aan de onderzijde van de bal (bij topspin dan toch) blijft de laminaire luchtlaag onder de bal beter aan de bal "plakken". De lucht die aan de bovenzijde langsstroomt laat eerder los. Aan de achter-onderzijde ontstaat hierdoor een onderdruk, die de bal naar beneden trekt.

Dit effect stabiliseert ook de baan van de bal zoals bij een kogel waarop een spiraal is aangebracht.

Dat Magnus-effect stabiliseert niets. Ook in een vacuum stabiliseert draaing een kogelbaan, terwijl het Magnuseffect in vacuum niet bestaat. De stabilisatie komt puur vanwege de traagheidswet. De bal verzet zich tegen veranderingen van de richting van zijn draaiingsas, en blijft daardoor beter op koers.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#12

marcus

    marcus


  • >250 berichten
  • 283 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 08 juni 2006 - 13:53

Jan,

Dat van die draaiingsas kan ik me voorstellen. Had ik niet aan gedacht hoewel ik het effect wel ken van draaiend fietswiel.

Je andere uitleg kan ik me iets minder bij voorstellen (waarmee ik niet wil zeggen dat i niet klopt). Volgens mij bouwt zich wel degelijk een druk op (boven/voor bij topspin) doordat de laag die met de bal meedraait (die in zekere zin als deel van de bal is op te vatten) "botst" met de aankomende luchtstroom.
Hier http://magnus-effect.ask.dyndns.dk/ vond ik op internet in ieder geval een vergelijkbare uitleg al wordt ook gezegd dat het een combinatie is van een aantal effecten.

Marc

#13

StrangeQuark

    StrangeQuark


  • >1k berichten
  • 4160 berichten
  • VIP

Geplaatst op 08 juni 2006 - 14:18

Het effect van het opzij gaan door de draaiing ontstaat inderdaad door het Magnus effect, en kan je met de wetten van Bernoulli ook berekenen (diegene die ook voor lift gebruikt worden bij vliegtuigen).

Verder heeft het naden verhaal van Miels over de naden te maken met het reynolds getal en turbulentie. Wat het verhaal is is dat voor bepaalde reynolds getallen (dat is een theorie die viscositeit (stroperigheid) van een medium koppelt aan de snelheid van een object) het turbulente gedrag achter de bal aan ineens flink kan doen laten afnemen. Dit heeft effect op de stabiliteit van de baan. Verder zijn die naden (dezelfde reden waarom golfballetjes putjes hebben) er om de lucht om de bal heen te laten krullen (turbulentie verhaal), zodra de lucht om de bal heen krult dan zal er een minder groot turbulent gebied achter de bal zitten en daardoor wordt de bal minder vertraagd door turbulentie. Misschien kan ik nog wat plaatjes vinden die dat uitleggen. (ik moet nu alleen weg)

Jouw Magnus effect is er puur door de bal een spin te geven. Daardoor gaat de ene kant sneller dan de andere kant door het medium, en daardoor ontstaat er een luchtdruk verschil. (Met vloeistoffysica nog uitgebreid door moeten rekenen). Dit is hetzelfde principe wat bij vliegtuigvleugels gebruikt wordt van lift. Doordat de lucht boven de vleugel langs meer afstand moet overbruggen, moet deze dus sneller gaan en daardoor wordt de luchtdruk boven de vleugel lager, en zo krijg je lift.
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

#14

Brinx

    Brinx


  • >1k berichten
  • 1433 berichten
  • Lorentziaan

Geplaatst op 08 juni 2006 - 14:46

Doordat de lucht boven de vleugel langs meer afstand moet overbruggen, moet deze dus sneller gaan...


Pas op, dit is een veel gemaakte foute redenering, gebaseerd op de veronderstelling dat luchtdeeltjes die tegelijkertijd aankomen bij de vleugelvoorrand ook tegelijkertijd moeten aankomen bij de vleugelachterrand (de Kutta-conditie). Hier is echter geen fysische reden voor!

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44881 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 juni 2006 - 14:47

Ik ben het nog niet met StrangeQuark eens dat een draaiende bal door dezelfde effecten als een vliegtuigvleugel lift krijgt. Ik zie bij aerodynamische tekeningen van vliegtuigvleugels nooit turbulent loslatende lucht aan de onderzijde van de vleugel (gesteld dat het vliegtuig opstijgt).

En mocht ik dat alsnog verkeerd begrepen hebben dan vraag ik mij af waarom ze het het magnus-effect noemen en niet het bernouilli-effect......

Tot nader order blijf ik lekker eigenwijs zeggen dat het om twee verschillende zaken gaat, die wel overigens familie van elkaar zijn.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures