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 1999-06-27

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 1999-10-22

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 2000-11-09

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 2005-06-25

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 2006-08-17

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 Fr. 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.

/Peter E 2009-10-19