Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

9 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [17193]

Fråga:
Hej! Jag har en fråga som jag frågat mina fysiklärare om, de båda har olika teorier, och jag en annan. frågan är, förklara hur en fotboll kan färdas i en böjd bana genom att man skruvar bollen, hur går det till? min teori är att luften går, som på en flygplansvinge, snabbare på ena sidan bollen, men det håll den starka kraften verkar åt är inte det håll bollen böjer av i den böjda färdbanan? tacksam för ett fullständigt svar som kan rätta oss alla :)
/John P, Bromangymnasiet, Hudiksvall

Svar:
John! Snurrande bollar och flygplansvingar är klassiska frågor som vi får gång på gång. Anledningen är säkert att aerodynamik är ett komplicerat problem som inte kan beskrivas exakt. Ett annat skäl är att det finns många felaktiga förklaringar på marknaden.

Bara det faktum att man har mer än en förklaring för ett fysikaliskt fenomen behöver inte betyda att alla utom en är fel. Man kan ofta beskriva ett fysikaliskt fenomen på olika sätt med lite olika utgångspunkter och antaganden. Varje sätt kan då anses beskriva fenomenet, men med de begränsningar som antagandena implicerar. Det faktum att Einstein införde fotoner betyder inte att Maxwells ekvationer är utan värde för att beskriva elektromagnetisk strålning!

Vad gäller din fråga finns en lättförståelig (förhoppningsvis) förklaring i fråga 754 .
/Peter E

Nyckelord: skruvad boll [9];

*

Kraft-Rörelse [16495]

Fråga:
Varför snurrar en boll åt andra hållet efter att den studsat i golvet?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Varför snurrar en boll åt andra hållet efter att den studsat i golvet? Alltså om du skruvar den åt höger kommer den efter studsen att snurra åt vänster. Vi har provat flera gånger och det blir lika dant. Vår lärare kunde inte förklara varför men tipsade oss att skriva hit och fråga.
/kerstin ö, kilafors skola, kilafors

Svar:
Kerstin! Det beror på bollens och golvets egenskaper om snurr-riktningen ändras. Om friktionen boll-golv är stor kan rotationsriktningen säkert ändras.

Se nedanstående figur. Bollen roterar på nervägen medurs. Vi har en normalkraft vinkelrätt mot golvet och en friktionskraft parallellt med golvet och motriktad rotationen. Vi kallar resultanten till dessa två krafter för F. Eftersom F inte går genom masscentrum skapar F ett rotationsmoment F*r. Detta är motriktat den urspungliga rotationen. Om rotationsmomentet är tillräckligt stort (dvs friktionen är tillräckligt stor) kommer det att orsaka att bollens rotation vänder.

Detta är en mycket idealiserad bild - i verkligheten måste man ta hänsyn till att bollen deformeras och att en del av rörelseenergin av inre friktion förvandlas till värme.

Länk 1 innehåller en trevlig animering av hur en boll utan skruv, med underskruv, och med överskruv beter sig när den studsar.



/Peter E

Nyckelord: skruvad boll [9]; friktion [44];

1 http://web.kellegous.com/ecrits/000858

*

Kraft-Rörelse [15474]

Fråga:
Hej, jag undrar hur en bumerang fungerar, hur kan den komma tillbaka när man kastar den framåt?
/Mirela M, Ellen Key, Västervik

Svar:
Det är egentligen inte konstigare än att man kan skruva en boll. Bumerangen är konstruerad så att delar av den fungerar som en flygplansvinge. Detta orsakar en lyftkraft som inte går igenom tyngdpunkten. Detta får bumerangen att svänga av, och den kan svänga så mycket att den faktiskt kommer tillbaka till utgångspunkten om den är korrekt konstruerad och kastad på rätt sätt. Länk 1 är en mycket bra beskrivning av hur bumerangen fungerar - som du ser är det ganska komplicerat !

Boomerang innehåller historia och konstruktion, men beskrivningen av bumerangens bana är helt felaktig. Under länk 2 finns bland annat video-snuttar av bumerangkast, och där kan man se att banan är en cirkelrörelse på i stort sett konstant höjd över marken.
/Peter E

Nyckelord: flygplansvinge [7]; skruvad boll [9];

1 http://plus.maths.org/issue7/features/boomerangs/index.html
2 http://www.boomerangklub.dk/

*

Kraft-Rörelse [15258]

Fråga:
Mitt namn är Rickard Sirefelt och håller för stunden på med en bordtennissimulator som projektarbete.

Den är i stort sett klar, men den räknar inte med en del saker som jag gärna vill få med i programmet.

1: Till att börja med räknar den med att bollens skruv hela tiden är konstant vilket givitvis inte stämmer. Skruven saktas ju ner på grund av luftmotståndet, min fråga är då hur mycket saktar skruven ner och vad beror det på hur mycket skruven saktar ner, finns det någon bok eller web sida jag kan titta på eller vet ni ?

2: Det andra som jag inte har med i beräkningaran är när bollen studsar emot bordet. Vad händer då ? Jag har beräknat studs koefficienten, men jag vet inte vad som händer med bollens hastighete i det horisontella ledet eller vad som händer med dess skruv när den studsar. Vet ni någon information om detta ?
/Rickard S, Frölundagymnasiet, Askim

Svar:
Rickard! Även något så till synes enkelt som en bordtennisbolls rörelse är ganska komplext. Du måste alltså försöka göra enkla antaganden för att beskriva bollens rörelse så bra som möjligt. Jag är ingen expert på detta, så jag kan inte vara till mycket hjälp. Försök söka med Google, några länkar finns under skruvad boll .

1 Du får parametrisera problemet, dvs skriva ett uttryck med några parametrar som beskriver en effekt. Antag t.ex. att lyftkraften från underskruven är A från början. Friktionen mot luften kommer att bromsa spinnet. Lyftkraften kommer då att avta på något sätt som säkert är en komplicerad funktion av bollens hastighet, dess rotationshastighet och luftens densitet. Som en första approximation kan du anta att lyftkraften är A-B*x, där A och B är parametrar som bestäms av experiment och x är en oberoende variabel (tid, hastighet..).

2 Om bollen roterar när den träffar bordet kommer utfallsvinkeln inte att vara lika med infallsvinkeln som den är med en studs utan spinn. Vad vinkeln i själva verket blir är igen en komplicerad funktion av rotationshastigheten och friktionen. Igen, är nog det bästa att göra en enkel parametrisering och bestämma parametrarna från experiment.
/Peter E

Nyckelord: skruvad boll [9]; *idrottsfysik [41];

*

Kraft-Rörelse [14763]

Fråga:
Varför skruvas en läderboll och en plastboll åt olika håll?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag har läst igenom forumet och hittat samma fråga som jag har men det fanns inget svar på frågan. Problemet är det här med att en läderboll som får en skruv medurs skruvas till vänster, och en plastboll som skruvas medurs skruvas till höger. Jag presenterade problemet för min lärare i fysik på LTH och han trodde mig först inte. (Vilket inte personen som gav svar i forumet gjorde heller) Men jag stod på mig varpå han verifierade problemet i verkligheten. Testet utfördes i en gymnasiksal där det inte fanns någon vind. Slutsatsen var att han kunde inte förklara problemet fysikaliskt! Kan du?
/Johan J, LTH, Malmö

Svar:
Hej Johan!

Nej, jag kan inte förklara problemet. Men jag tror inte heller att olika material skruvar åt olika håll. Tänk t.ex. på en golfboll och en pingisboll. Båda påverkas på samma sätt av underskruv - de påverkas av en kraft uppåt. Detta trots att de har helt olika ytor: golfbollen är knottrig vilket ger turbulent strömning och pingisbollen är slät vilket ger laminär strömning kring bollen. Dessutom finns det ju fotbollar både av plast och av läder, och jag tror en spelare skulle bli mycket förvånad om en ny boll skruvade åt fel håll .

Skruv och lyft hos roterande bollar förklaras av den s.k. Magnuseffekten som bygger på Bernoullis ekvation - högre hastighet hos luften ger lägre tryck (Bernoulli's_principle ). Se även Magnus_effect .

En helt annan effekt är skruvade kast i kricket, men där har man en asymmetri hos bollen och skruven är riktad i samma riktning som asymmetrin - en underskruvad kricketboll avviker i sidled i stället för i höjdled. Se Swing_bowling .

Se skruvad boll , golfboll och en artikel om fotbollsfysik under länk 1.

Tillägg januari 2017

Magnuseffekten är ett fysikaliskt fenomen som uppträder för roterande kroppar. Effekten innebär att en kropp som rör sig genom en fluid (en vätska eller en gas) samtidigt som den roterar accelereras vinkelrätt mot rörelseriktningen, det vill säga att rörelseriktningen "böjs av". Det är den fysikaliska kraft som gör att roterande bollar får så kallad skruv inom olika bollsporter, se Magnuseffekten och fråga 754 .

Video som visar och förklarar Magnuseffekten:

Jag kan inte, trots omfattande sökningar, hitta något väldokumenterat exempel på att materialet i bollen skulle ha någon betydelse. Strukturen på ytan påverkar storleken på Magnus-kraften (dimplarna på en golfboll ökar t.ex. effekten betydligt), men att ett alternativt material skulle ändra kraftens riktning låter inte sannolikt.

Enligt beskrivningen ovan är det plastbollen som uppför sig som väntat. En höger utsida roterar bollen medurs, vilket ger en avvikelse åt höger (den av golfaren fruktade slicen). Kan det vara så att en läderboll är lite asymmetrisk pga en söm (se cricketbollen ovan)? Problemet med denna förklaring är att skruven skulle bero på hur bollen placeras på marken.
/Peter E

Nyckelord: golfboll [12]; skruvad boll [9]; bernoullieffekten [6]; *idrottsfysik [41];

1 http://physicsworld.com/cws/article/print/1998/jun/01/the-physics-of-football

*

Kraft-Rörelse [14113]

Fråga:
Hur räknar man ut optimal utgångsvinkel vinkel för en golfboll?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Om jag slår en golfboll med en driver kommer den att lämna peggen i med en viss hastighet och vinkel. Jag vet att klubbans hastihet är ca 190km/h och boll hastigheten ca 280 km/h utgångsvinkeln är ca 17 grader Hur räknar man ut optimal (max) höjd för en golfboll? Vilka parametrar måste man känna till?
/Roland A, Båstad

Svar:
Problemet är på grund av luftens inverkan mycket mer komplicerat. En golfboll rör sig inte alls i en kastparabel eftersom luften spelar mycket stor roll. För ett mellanjärn är banan sedd från sidan närmast hypotenusan av en rätvinklig triangel.

Spinnet och dimplarna (de små groparna) på en golfboll minskar för det första luftmotståndet (genom turbulens) och ger dessutom upphov till en lyftkraft (genom den sk Magnus-effekten). Bilden (från nedanstående länk Flight Dynamics of Golf Balls) visar bollbanan för olika spinn. Det är uppenbart viktigt all få lagom spinn på bollen!

Se Golf Ball Flight Dynamics och nedanstående länkar för olika aspekter på golfbollars rörelse.

Se även kastparabel för rörelse utan hänsyn till luftens inverkan.



/Peter E

Nyckelord: golfboll [12]; skruvad boll [9]; *idrottsfysik [41];

1 http://entertainment.howstuffworks.com/question37.htm
2 http://www.bettergolfcoach.com/newballflightlaws.htm

*

Kraft-Rörelse [6536]

Fråga:
Om du står stilla och kastar ex: en basket boll med bakåtskruv framåt som kommer den efter studsen att komma tillbaka med en bakåtskruv! men om du går framåt och skickar iväg den med en bakåtskruv så kommer den efter stutsen att snurra med en framåtskruv! varför???
/Calle B, BCPW, Flen

Svar:
Det beror på att det är hög friktion mellan golvet och bollen. Det är då inte bara bollen som studsar, utan också rotationen. Det illustreras bäst med riktiga studsbollar, som på grund av detta kan studsa på mycket konstiga sätt.
/KS

Nyckelord: skruvad boll [9];

1 http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/kitchenscience/exp/science-of-spin-and-bouncy-balls/
2 http://web.kellegous.com/ecrits/000858

*

Kraft-Rörelse [3661]

Fråga:
Jag skulle vilja ha information om fotbollsspelarens Roberto Carlos frispark. Gärna matematiska och fysiska beräkningar.
/Adam H, ÖsterPort, Ystad

Svar:
Roberto Carlos skjuter sin berömda frispark till höger om den försvarande muren. Bollen ser ut att missa målet grovt. Precis när bollen passerat målgården, böjer den av, och far i en krökt bana in mot högra stolpen, som den träffar på insidan, och går i mål. Den franske målvakten står handfallen. Trolleri? Nej, fysik! Se frisparken i nedanstående video.

Beräkningar kan vi inte leverera, aerodynamik är besvärligt. Men en förklaring kan vi ge. Vid utspark får bollen en skruv på ungefär 10 varv per sekund. Det påverkar till en början inte bollens bana, den går rakt fram. Vid hög hastighet är luftflödet turbulent (en massa småvirvlar) kring bollen. Dessa småvirvlar funkar ungefär som kullagerkulor, och hindrar kopplingen mellan bollens rotationen och den omgivande luften. När bollen saktar ner, upphör småvirvlarna, och kopplingen mellan bollens rotation och luften blir stark (laminärt flöde). På den sida av bollen som snurrar mot färdriktningen ökar lufttrycket, motsatt på andra sidan. Det ger en sidokraft, som gör att bollen går i en krökt bana. Skickligt utnyttjande av fysiken!

I Scientific American, januari 1997 sidan 50, finns ett diagram, som visar hur drastisk denna övergång är. På vertikala axeln står DRAG COEFFICIENT vilket kan översättas med luftmotstånd. På horisontella axeln står REYNOLDS NUMBER, som är proportionellt mot hastigheten.
/KS/lpe

Se även fråga 1531 och fråga 1019

Nyckelord: skruvad boll [9];

*

Blandat [754]

Fråga:
Vilka krafter påverkar en "skruvad" boll så att den ändrar riktning?
/Johanna H, Vadsbogymnasiet, Mariestad

Svar:
Det är ingen lätt fråga att ge ett kort och uttömmande svar på. Effekten kallas för magnuseffekten. I många böcker finns det missvisande "förklaringar" till fenomenet. Se länk 1 för en avancerad beskrivning av magnuseffekten och aerodynamisk lyftkraft för en flygplansvinge. I Magnus_effect finns en parametrisering av storleken på lyftkraften.

Låt oss i den följande diskussionen anta att vi har slagit en underskruvad boll. Tänk på bordtennis eller golf! Bollen får då en uppåtriktad kraft på grund av rotationen.

En viktig princip i strömningslära är att luften häftar vid bollen. Vid bollens yta finns alltså ett tunt luftlager som följer med bollen.

Det är rätt lätt att övertyga sig om att luften strömmar fortare ovanför än under bollen. (Vi betraktar luftens hastighet relativt bollen.) Luften som går snabbare över bollen måste accelereras. För detta krävs en tryckskillnad. Trycket är alltså lägre rakt över bollen än långt bort från bollen. Med samma argument visar man att trycket är högre strax under bollen. Tryckkrafterna påverkar alltså bollen uppåt! Se nedanstående figur.

Ett annat sätt att se problemet är att bollens rotation "drar isär" luften på ovansidan och "trycker ihop" luften på undersidan. Vi får alltså lågt tryck på ovansidan och högt tryck på undersidan. Denna tryckskillnad ger upphov till en lyftkraft.

Experiment: Be en kamrat slå en bordtennisboll hårt med mycket underskruv. Stå vid sidan och studera bollbanan. En golfboll beter sig likadant men är svårare att studera.



/ Gunnar O/lpe

Nyckelord: golfboll [12]; skruvad boll [9]; *idrottsfysik [41]; flygplansvinge [7];

1 http://www.mathpages.com/HOME/kmath258/kmath258.htm

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.