The lateral force on a spinning sphere: Aerodynamics of a curveball

Watts, Robert G.; Ferrer, Ricard

doi:10.1119/1.14969

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“…Three moments are acting on balls in the flow in a nonsymmetric case of flow "Roll" MX, "Yaw" MY, "Pitch" MZ. Experimental data of forces acting on the flying rotating sphere were measured in different studies and were published in articles [1], [2], [3], [4], [5] and others. Different approaches were used.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball

Dumek

Šafařík

2018

EPJ Web Conf.

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Abstract.Complete description of all forces acting on a flying Beach Volleyball was made based on measurements in the wind tunnel. Forces (drag, lift and side force) were measured for different angle of attack  which varies from 0° to 47°. Velocity region was from 10 to 25 m/s and revolution region was from 0 to 12.5 rps. Moments (Roll, Yaw, Pitch) were detected. Results are described by means of non-dimensional numbers, such as Reynolds number Re, spin s, drag CD, lift CL and side force CS coefficients. Differences in results of CD, CL and CS were detected for various angle  and are further described in the article. Conclusions of the investigation can be utilized 1 st by ball producers for practical use in development, 2 nd for sport Methodist to build more exact methodology for Beach Volleyball, 3 rd in basic and applied aerodynamic research.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball

Dumek

Šafařík

2018

EPJ Web Conf.

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“…Medidas da força de Magnus em bolas de beisebol e futebol (todas feitas com o eixo de rotação perpendicularà velocidade, ou seja ζ = π/2) parecem indicar que C M ≈ 1, dependendo fracamente de S, e menos ainda de Re [10,12,13,14,15,16]. Há também alguma evidência de que C Mé independente de ζ [13].…”

Section: O Efeito Magnusunclassified

A aerodinâmica da bola de futebol

Aguiar

Rubini

2004

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Estudamos as forças aerodinâmicas que atuam sobre uma bola de futebol. Analisando o vídeo de uma jogada famosa de Pelé, nós mostramos que um fenômeno curioso, a crise do arrasto, influenciou significativamente o movimento da bola. O efeito Magnus, associadoà rotação da bola, também revelou-se importante para o desfecho da jogada. Usando um programa de computador que simula o movimento de bolas chutadas em diferentes condições, discutimos vários aspectos do lance de Pelé e da Física do futebol, em particular as bolas de efeito e a folha seca de Didi. Palavras-chave: Física dos esportes, futebol, crise do arrasto, efeito Magnus.We study the aerodynamic forces acting on a soccer ball. Analyzing the video of a famous shot by Pelé, we show that a curious phenomenon, the drag crisis, greatly influenced the motion of the ball. The Magnus effect, caused by the rotation of the ball, was also important to the outcome of the kick. Using a computer code that simulates the flight of balls we discuss several aspects of Pelé's shot and of soccer physics, in particular bending kicks and Didi's dry leaf. Keywords: physics of sports, soccer, drag crisis, Magnus force. IntroduçãoA Física dos esportesé umaárea de estudos fascinante, com aplicações práticas evidentes e um grande potencial pedagógico [1,2,3]. O futebol, em particular, como esporte mais popular do mundo (para não falar em certo país), pode dar uma motivação especial ao aprendizado de muitos tópicos da Física.Neste trabalho nós estudamos as forças aerodinâmicas que atuam sobre uma bola de futebol. Mostramos que um fenômeno notável, a "crise do arrasto", desempenha um papel importante em situações normais de jogo. A crise do arrastoé a redução abrupta que a resistência do ar sofre quando a velocidade da bola aumenta além de um certo limite. Esseé um fenômeno bem conhecido na dinâmica de fluidos, embora não seja usualmente tratado nos cursos de Física Básica (uma exceçãoé a Ref. [4]). Nós demonstramos a importância da crise do arrasto para o jogo de futebol analisando um lance famoso, o gol que Pelé perdeu na Copa de 1970, no jogo contra a Tchecoslováquia. Para isto, digitalizamos um vídeo contendo a jogada, e obtivemos a trajetória da bola com um programa de análise de imagens desenvolvido por nós. Um segundo programa simula o movimento da bola levando em conta as forças aerodinâmicas que atuam sobre ela. A comparação desses cálculos com os dados extraídos do filme mostra que nãoé possível descrever o movimento da bola chutada por Pelé sem levar em conta a crise do arrasto. Outro fenômeno aerodinâmico importante para a compreensão da jogadaé o efeito Magnus, causado pela rotação da bola. Nossa análise da trajetória mostra que Pelé aumentou significativamente o alcance da bola chutando-a com "efeito".O artigo está organizado da seguinte maneira. Na Seção 2 discutimos a resistência do ar e a crise do arrasto. A relação da crise com a turbulência na camada limiteé abordada na Seção 3. Na Seção 4 discutimos a importância da crise do arrasto em diferentes es-1 Enviar corresp...

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“…Além disso, evitamos a complicação que seria acrescentada caso a esfera apresentasse movimento de rotação. Quando a esfera gira em um meio viscoso, ela arrasta a camada de fluido próximà a sua superfície, alterando o campo de velocidades que teriaà sua volta na ausência de rotação, e fazendo nela atuar uma força adicional, predominantemente lateral, como resultado da alteração da distribuição da pressão sobre a sua superfície, devida ao Princípio de Bernoulli, e do impulso proveniente de uma complexa modificação das velocidades na esteira do fluido posteriorà esfera [13,14]. A ação dessa força adicional sobre a translação da esferaé conhecido como "efeito Magnus" e, na prática,é bem conhecido por jogadores de tênis, na execução dos efeitos de "top-spin" ou "underspin", e dos jogadores de futebol, que fazem a bola descrever curvas em trajetórias quase imprevisíveis [15].…”

Section: Introductionunclassified

Determinação da viscosidade por meio da velocidade terminal: uso da força de arrasto com termo quadrático na velocidade

Vertchenko

2017

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Propomos a correção, por um fator adimensional, do termo quadrático na velocidade da força de arrasto de Oseen para que ela seja usada na determinação do coeficiente de viscosidade da glicerina através da medição da velocidade terminal de esferas em queda dentro do fluido. Esse fator incorpora o efeito da parede do recipiente sobre o movimento das esferas, analogamenteà correção da força de Stokes pelo fator de Ladenburg, e permite compatibilizar a força de Oseen com os dados experimentais do coeficiente de arrasto até números de Reynolds próximos a 30. Admitindo uma relação de proporcionalidade entre esses fatores, o coeficiente de viscosidade passa a ser o coeficiente linear na relação entre a viscosidade que seria obtida se fosse considerada apenas a força de Stokes e o produto da velocidade terminal pelo diâmetro das esferas. A experiência com esferas de aço em queda dentro de tubos de diferentes diâmetros forneceu valores para o coeficiente de viscosidade compatíveis com a temperatura em que se trabalhou. Esse método pôde ser aplicado até números de Reynolds da ordem da dezena, relaxando a restrição de se trabalhar com números de Reynolds inferiores a 0,5 na determinação da viscosidade através do método de Stokes. Palavras-chave: Força de arrasto, viscosidade, número de Reynolds.A correction to the term with quadratic dependency of the velocity in the Oseen s drag force by a dimensionless factor is proposed in order to determine the viscosity of glycerin through the measurement of the terminal velocity of spheres falling inside the fluid. This factor incorporates the effect of the container s wall over the movement of the spheres, analogously to the correction of the Stoke s force by the Landenburg factor, and permits to make the Oseen s force compatible with the experimental data for the drag coefficient up to Reynolds number near 30. Admitting a proportionality relation between these factors, the viscosity coefficient turns into a linear coefficient in the relation between the parameter that corresponds to the viscosity that would be determined if only the Stokes' force was considered and the product of the terminal velocity by the diameter of the spheres. The experiment with steel spheres falling inside tubes of different diameters showed values for the viscosity coefficient of glycerin compatible with the expected, for the temperature range worked. This method might be applied to Reynolds number of order of ten of the sphere's motion, relaxing the restriction of working with Reynolds numbers inferior to 0.5 for the determination of the viscosity through the Stokes' method. Keywords: Drag force, viscosity, Reynolds number. IntroduçãoA viscosidade está associada a uma espécie de atrito interno que causa fricção entre as camadas do fluido que se movimentam com velocidades diferentes eé explicada, ao nível microscópico, como devendo-seà transferência de momento linear entre as partículas que compõem o fluido. Tecnicamente elaé caracterizada pelo coeficiente de viscosidade dinâmico, η, definido como a razão ...

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The lateral force on a spinning sphere: Aerodynamics of a curveball

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Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball

Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball

A aerodinâmica da bola de futebol

Determinação da viscosidade por meio da velocidade terminal: uso da força de arrasto com termo quadrático na velocidade

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