L’effetto Magnus: il cilindro che gira nel vento
Un cilindro fermo nel vento è investito da una corrente simmetrica: nessuna forza laterale. Se gira, trascina con sé l’aria vicina: da una parte la velocità dell’aria si somma, dall’altra si sottrae. Per Bernoulli, dove l’aria è più veloce la pressione è più bassa, e il cilindro è spinto verso quel lato. È l’effetto che fa curvare i tiri a effetto.
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Γ = 2π R · vbordo
Le linee grigie sono le linee di corrente del flusso ideale attorno al cilindro; le particelle sono colorate secondo la velocità, dall’azzurro (lente) al rosso (veloci). Da fermo il disegno è simmetrico sopra e sotto e le pressioni si bilanciano.
Facendolo girare si aggiunge una circolazione Γ: l’aria gira attorno al cilindro nello stesso verso. Sopra si somma al vento, sotto si sottrae. La forza per metro di lunghezza è F = ρ U Γ (teorema di Kutta-Žukovskij), perpendicolare al vento.
Quando il bordo gira più veloce del doppio del vento, i punti di ristagno si staccano dal cilindro e l’aria vicina gira tutta con lui. Le navi a rotore di Flettner usano grandi cilindri rotanti come vele. Il modello è ideale: in un fluido vero la circolazione nasce dall’attrito dello strato limite ed è un po’ minore.
L’animazione mostra, la spiegazione fa capire
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