Magnuseffekt

Kurzbeschreibung

Eine Styroporkugel (ca. 7 cm Durchmesser) wird in eine Pappröhre gelegt, deren lichte Weite etwas größer ist als der Durchmesser der Kugel. Dann peitscht man das Rohr über seinen Kopf hinweg nach vorne, wobei die Kugel nach vorne aus dem Rohr geschleudert wird. Sie rollt dabei an der Innenwand der Röhre ab und erhält einen kräftigen Drall. Infolge dessen fliegt sie nicht geradlinig nach vorne, sondern steigt in einem Bogen zur Hörsaaldecke an.

physikalische Erklärung

Durch das Abrollen an der oberen inneren Röhrenwand erfährt die Kugel eine Rotation gegen den Uhrzeigersinn. Aus Sicht der Kugel strömt die Luft nach hinten vorbei. Durch die Rotation streichen in der Luft die rechts der Kugel liegenden Gase langsamer vorbei als links; denn rechts der Kugel ist deren Rotation der Strömungsrichtung der Luft entgegengesetzt und die Gasmoleküle werden von der sich drehenden Oberfläche der Kugel durch Reibungseffekte mitgerissen und werden dadurch relativ zur Kugel langsamer. Links von der Kugel wird hingegen die Strömungsgeschwindigkeit durch die Rotation der Kugel noch erhöht.
Somit ist v₁ > v_r.
Nun folgt nach der Bernoulligleichung
                     1/2 ρv²+P_stat=P_ges = const

P_stat=P_ges = - 1/2 ρv²
P_stat,r=P_ges = - 1/2 ρv_r²
P_stat,l=P_ges = - 1/2 ρv_l²

Somit ist
                     ΔP=P_stat,r-P_stat,l=1/2 ρ(v_l²-v_r² )>0

Da v_l > v_r
erfährt die Kugel eine Kraft nach links, in unserem Fall zur Hörsaaldecke.

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