Hiệu ứng Magnus
Là một người thường xuyên theo dõi bóng đá chắc hẳn bạn đã từng "há hốc mồm" khi chiêm ngưỡng cú sút phạt của huyền thoại người Brazil - Roberto Carlos trong trận đấu giữa Pháp và Brazil năm 1997. Khoảng cách từ chấm đá phạt tới khung thành là khoảng 35m, hơi chếch về phía phải. Khi Carlos sút, quả bóng vòng qua hàng rào của Pháp rồi có vẻ như sẽ đi chệch sang phía phải cầu môn của thủ thành Fabien Barthez. Nhưng bất ngờ, quả bóng đã "vẽ" thành một đường cong bay vào góc trên bên phải khung thành trước sự sững sờ tất cả những ai đang theo dõi trận đấu. Dường như có điều gì đó khiến quả bóng bay vào trong khung thành thay vì bay ra ngoài như nhiều người vẫn nghĩ. Thậm chí, một số bình luận viên hồi ấy, đã bình luận rằng: “Cú sút của Roberto Carlos đã thách thức tất cả những định luật vật lý”. Vậy thật ra, định luật vật lý nào gây nên “hiệu ứng” trên?
Nhân tố đằng sau những cú sút phạt kỳ diệu kể trên chính là Hiệu ứng Magnus (theo tên nhà vật lý người Đức Gustav Magnus). Dựa trên công trình thực hiện năm 1852 của Magnus, Lord Rayleigh đã đưa ra sự giải thích đầu tiên về sự lệch quỹ đạo của một vật thể quay tròn.
Vậy hiệu ứng này rốt cục là như thế nào?
Hãy xét một bên mặt bóng, chiều xoay của nó cùng chiều với chuyển động của dòng không khí và dòng khí ở mặt bên này sẽ đi nhanh hơn so với dòng khí ở phần giữa gần trục quay của bóng. Theo nguyên lý Bernoulli, khi vận tốc của dòng không khí tăng lên áp suất không khí sẽ giảm xuống và ngược lại.Tại mặt đối diện của quả bóng, điều này là ngược lại vì chiều quay của bóng ngược với chiều chuyển động của dòng khí, làm giảm tốc độ dòng khí và làm tăng áp suất.
Sự không cân bằng và chênh lệch về áp suất tĩnh tạo ra một lực tác động lên trái bóng, khiến bóng bị lệch sang một bên và bay theo quỹ đạo parabol. Những hiện tượng như thế này thường được gọi là “Hiệu ứng Magnus”.
Những lực làm lệch đường đi của quả bóng quay tròn nói chung được chia thành hai loại: một lực nâng và một lực cản. Lực nâng hướng lên trên hoặc hướng sang ngang, đại diện cho hiệu ứng Magnus. Lực cản tác động theo hướng ngược với đường đi của quả bóng.
Trở lại với cú sút phạt của Roberto Carlos, giả sử khi sút tốc độ quay của bóng là 10 vòng/s và vận tốc tịnh tiến là khoảng 30 m/s. Dòng không khí chuyển động quanh bề mặt bóng bị rối loạn, sức cản bề mặt bị giảm đi. Khi quả bóng bay được khoảng 10m, vận tốc giảm xuống và lực Magnus bẻ cong đường đi của nó hướng nó về phía khung thành. Nếu đặt tình huống tốc độ quay không bị yếu đi quá nhiều, khi đó hệ số cản tăng. Điều này thậm chí đã dẫn đến một lực làm lệch lớn hơn và bẻ cong đường bóng nhiều hơn. Cuối cùng, bóng bay chậm lại, bất ngờ “quay xe” và bay vào lưới trong sự bất ngờ của những người chứng kiến.
mình rất thích bài viết của bạn. bạn cho mình hỏi quả banh mũ thì dễ sảy ra hiệu ứng magnus hơn đúng hôn bạn. tại mình cũng hay làm mấy quả như Roberto Carlos bằng banh mũ :v
Nhờ bài viết này mình đã thấy bóng đá rất thú vị đó và nhiều cảm xúc.
Bạn cho mình hỏi những cú cứa lòng thương hiệu của Robben có được xem là hiệu ứng Magnus không, hay chỉ những quả sút xa với lực sút như Carlos mới gây ra hiệu ứng này?
Mình xin bổ sung cho bạn cái video về hiệu ứng thú vị này
Mình xin bổ sung một vài ý kiến của mình về Hiệu ứng Magnus:
Hiệu ứng Magnus được đặt theo tên nhà Khoa học người Đức có tên Heinrich Gustav Magnus, là hiện tượng tác động lên những vật thể đang quay chuyển động bên trong chất lỏng hoặc chất khí, chúng ta có thể dễ dàng thấy hiện tượng này xảy ra trên những vật có hình dạng cầu hoặc trụ đang xoay trong đời sống. Hiểu biết về hiệu ứng này thường được áp dụng bởi các cầu thủ bóng đá, người ném bóng chày hay tennis…. Do đó, hiện tượng này rất quan trọng trong nghiên cứu vật lý của các môn thể thao liên quan đến bóng. Nó cũng là một yếu tố quan trọng trong việc nghiên cứu về tác động của sự quay tròn đối với tên lửa dẫn đường hoặc một số ứng dụng kỹ thuật, ví dụ như trong thiết kế tàu rotor (Rotor ship) hay máy bay Flettner .
Về cơ bản, khi các vật thể này di chuyển bên trong môi trường được bao quanh bởi khí hoặc chất lỏng, ta có thể chia thành 2 dòng chất cơ bản đi qua cấu tạo bo tròn của vật thể này. Nếu như vật thể không quay thì hai dòng chất sẽ cân bằng và không có hiệu ứng gì đặc biệt cả. Nhưng nếu như nó quay theo một chiều, dòng chất thuận chiều quay của nó cũng sẽ bị kéo theo chiều quay này và có xu hướng quay ngược trở lại và ảnh hưởng đến dòng khí còn lại. Chính điều này đã gây ra sự chênh lệnh áp suất giữa hai bên quả bóng đang quay khiến nó chuyển động theo đường parabol. Tốc độ quay càng lớn thì ảnh hưởng của hiệu ứng này càng mạnh.
Những bạn đam mê đá bóng, trong những trận đấu đỉnh cao thì không khó để bắt gặp Hiệu ứng Magnus.
Sút xoáy là kỹ thuật dứt điểm rất phổ biến trong bóng đá, đặc biệt khi sút phạt.
Lực khí động (lực do không khí tác dụng vào một vật chuyển động) làm bóng bay theo quỹ đạo cong. Thay vì sút vào chính giữa trái bóng, cầu thủ sẽ sút lệch sang bên để bóng xoay tròn trong không khí.
Bóng xoáy tạo ra các dòng khí hỗn loạn xung quanh. Ban đầu, bóng di chuyển gần như theo đường thẳng do gặp rất ít lực cản. Nhưng sau đó, không khí trở nên hỗn loạn hơn làm tăng lực cản và khiến bóng chậm lại. Khi đó bóng xoáy tạo ra sự chênh lệch về tốc độ giữa các luồng không khí ở phía hai bên trái bóng, tạo ra một hiệu ứng gọi là Magnus.
Cụ thể, ở một phía, không khí di chuyển cùng chiều với chiều xoay của trái bóng nên các phân tử khí chuyển động nhanh hơn. Ở phía đối diện, bóng xoáy ngược chiều với chiều di chuyển của không khí tạo ra lực cản khí các phân tử khí chuyển động chậm lại.
Theo nguyên lí Bernouilli, khi vận tốc của dòng không khí tăng lên áp suất không khí sẽ giảm xuống và ngược lại. Sự chênh lệch áp suất tĩnh tạo ra một lực tác động lên trái bóng, khiến bóng bị hút về phía áp suất thấp hơn, tạo ra quỹ đạo cong của bóng xoáy.
Quote from Lưu Quốc Anh on 14/10/2021, 20:22mình rất thích bài viết của bạn. bạn cho mình hỏi quả banh mũ thì dễ sảy ra hiệu ứng magnus hơn đúng hôn bạn. tại mình cũng hay làm mấy quả như Roberto Carlos bằng banh mũ :v
Cám ơn câu hỏi của bạn!
Đây là hiệu ứng dễ dàng thấy được trên những vật có hình dạng cầu hoặc dạng trụ nên mình nghĩ rằng hầu hết các quả bóng đều có thể thấy được hiện tượng này. Với lại mình nghĩ rằng cũng cần có một chút kỹ thuật đến từ người thực hiện.
Quote from Nguyễn Minh Hải on 15/10/2021, 08:52Bạn cho mình hỏi những cú cứa lòng thương hiệu của Robben có được xem là hiệu ứng Magnus không, hay chỉ những quả sút xa với lực sút như Carlos mới gây ra hiệu ứng này?
Những tình huống này của Robben đã từng làm mình sướng "rơn người"!
Đây là hiệu ứng Magnus nha. Đối với Robben là những cú cứa lòng từ cánh phải thì mình cũng chia sẻ thêm cho bạn tình huống ở cánh đối diện nha!
Quote from Nguyễn Văn Thượng on 16/10/2021, 09:21Mình xin bổ sung một vài ý kiến của mình về Hiệu ứng Magnus:
Hiệu ứng Magnus được đặt theo tên nhà Khoa học người Đức có tên Heinrich Gustav Magnus, là hiện tượng tác động lên những vật thể đang quay chuyển động bên trong chất lỏng hoặc chất khí, chúng ta có thể dễ dàng thấy hiện tượng này xảy ra trên những vật có hình dạng cầu hoặc trụ đang xoay trong đời sống. Hiểu biết về hiệu ứng này thường được áp dụng bởi các cầu thủ bóng đá, người ném bóng chày hay tennis…. Do đó, hiện tượng này rất quan trọng trong nghiên cứu vật lý của các môn thể thao liên quan đến bóng. Nó cũng là một yếu tố quan trọng trong việc nghiên cứu về tác động của sự quay tròn đối với tên lửa dẫn đường hoặc một số ứng dụng kỹ thuật, ví dụ như trong thiết kế tàu rotor (Rotor ship) hay máy bay Flettner .
Về cơ bản, khi các vật thể này di chuyển bên trong môi trường được bao quanh bởi khí hoặc chất lỏng, ta có thể chia thành 2 dòng chất cơ bản đi qua cấu tạo bo tròn của vật thể này. Nếu như vật thể không quay thì hai dòng chất sẽ cân bằng và không có hiệu ứng gì đặc biệt cả. Nhưng nếu như nó quay theo một chiều, dòng chất thuận chiều quay của nó cũng sẽ bị kéo theo chiều quay này và có xu hướng quay ngược trở lại và ảnh hưởng đến dòng khí còn lại. Chính điều này đã gây ra sự chênh lệnh áp suất giữa hai bên quả bóng đang quay khiến nó chuyển động theo đường parabol. Tốc độ quay càng lớn thì ảnh hưởng của hiệu ứng này càng mạnh.
Những bạn đam mê đá bóng, trong những trận đấu đỉnh cao thì không khó để bắt gặp Hiệu ứng Magnus.
Sút xoáy là kỹ thuật dứt điểm rất phổ biến trong bóng đá, đặc biệt khi sút phạt.
Lực khí động (lực do không khí tác dụng vào một vật chuyển động) làm bóng bay theo quỹ đạo cong. Thay vì sút vào chính giữa trái bóng, cầu thủ sẽ sút lệch sang bên để bóng xoay tròn trong không khí.
Bóng xoáy tạo ra các dòng khí hỗn loạn xung quanh. Ban đầu, bóng di chuyển gần như theo đường thẳng do gặp rất ít lực cản. Nhưng sau đó, không khí trở nên hỗn loạn hơn làm tăng lực cản và khiến bóng chậm lại. Khi đó bóng xoáy tạo ra sự chênh lệch về tốc độ giữa các luồng không khí ở phía hai bên trái bóng, tạo ra một hiệu ứng gọi là Magnus.
Cụ thể, ở một phía, không khí di chuyển cùng chiều với chiều xoay của trái bóng nên các phân tử khí chuyển động nhanh hơn. Ở phía đối diện, bóng xoáy ngược chiều với chiều di chuyển của không khí tạo ra lực cản khí các phân tử khí chuyển động chậm lại.
Theo nguyên lí Bernouilli, khi vận tốc của dòng không khí tăng lên áp suất không khí sẽ giảm xuống và ngược lại. Sự chênh lệch áp suất tĩnh tạo ra một lực tác động lên trái bóng, khiến bóng bị hút về phía áp suất thấp hơn, tạo ra quỹ đạo cong của bóng xoáy.
Cám ơn những bổ sung của bạn cho hiệu ứng thú vị này nhé!
Quote from Lưu Quốc Anh on 14/10/2021, 20:22mình rất thích bài viết của bạn. bạn cho mình hỏi quả banh mũ thì dễ sảy ra hiệu ứng magnus hơn đúng hôn bạn. tại mình cũng hay làm mấy quả như Roberto Carlos bằng banh mũ :v
banh mũ là banh nhựa hay sao ôg
bài viết độc lạ hay b ơi
Bài viết rất thú vị rất hay
Theo mình là do mô men lực không vào trọng tâm, tách thành 2 véc tơ nên bóng quay, khiến cho quỹ đạo đi vòng do ma sát với không khí của lực quay. Cộng thêm trọng lực hút nên khi lực đá lên giảm, bóng sẽ cong xuống.
Đây là một hiện tượng rất thú vị giải đáp cho mình rất nhiều về những đường bóng mà trước giờ mình chưa hề biết tới. Hẳn phải khó lắm mới thực hiện được như vậy
Đây là một bài viết rất hay và giải thích được những hiện tượng vật lý trong lĩnh vực đá bóng trên thế giới.
Trước đây mình luôn thắc mắc, những cầu thủ đã tính toán như thế nào để tạo ra hiệu ứng Magnus.
hiện tưởng hay giải đáp những pha bóng hay đẹp mà thủ môn phải chôn chân nhìn theo bóng vào lưới
chủ đề hay và bổ ích cho kiến thức của mình, mong các bạn có thêm nhiều chủ đề nữa
áp dụng hiệu ứng Magnus vào các môn thể thao giúp gây khó khăn hơn cho đội bạn. Đó là một hiệu ứng khá hay được rất nhiều cầu thủ áp dụng
cảm ơn bài viết của bạn . Mình đã từng xem những pha bóng đầy mãn nhãn mà không hiểu các cầu thủ làm như thế nào mới có thể tạo ra nhiều pha bóng hay như thế . Cảm ơn bạn đã chia sẻ
Chủ đề rất thú vị.
Quote from Dương Anh Tuấn on 16/10/2021, 11:08Theo mình là do mô men lực không vào trọng tâm, tách thành 2 véc tơ nên bóng quay, khiến cho quỹ đạo đi vòng do ma sát với không khí của lực quay. Cộng thêm trọng lực hút nên khi lực đá lên giảm, bóng sẽ cong xuống.
Đây cũng là một ý kiến hay! Sao bạn không thử nghiên cứu về những giả thiết bạn đưa ra để so sánh với hiệu ứng này nhỉ?
Trong đầu nghĩ ngay đến huyền thoại 'Roberto Carlos' và mình cũng đã làm được điều tương tự nhưng với quả bóng nhựa. Cảm ơn bạn vì bài viết
Những thông tin này của bạn đã giải đáp cho mình về những cú sút vs quỹ đạo siêu ảo của cầu thủ bóng đá. Thật vi diệu!
Quỹ đạo của quả bóng xoáy - Hiệu ứng Magnus
cảm ơn bạn, chủ đề rất hay
Bài viết rất hay cảm ơn bạn vì bài viết hữu ích này