単語記事: マグヌス効果

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マグヌス効果とは、液体や気体中で回転する円柱または球にがはたらく物理学の現である。
1852年にドイツ科学ハインリッヒ・グスタフ・マグヌスがこの現を確認したことから名付けられた。
ボールカーブをかけることができるのは、この現のおかげである。

マグヌス効果の説明

慣性の法則

物理学法則の一つに、「質点は、が作用しない限り、静止または等速直線運動する」という慣性の法則がある。
ボールで説明すると、静止しているボールは外部からを加えられない限り静止したままであり、動いているボールは外部からを加えられない限り同じ方向に同じ速度で動き続けるという意味である。

なお、斜め上に向かって投げたボールの軌が地面に向かって曲がっていくのは地球重力、地面を転がしたボールがやがて止まるのは地面との摩擦空気抵抗がボールに働いているからである。
重力空気抵抗もない宇宙空間では、投げたボールは同じ方向に同じ速度で動き続けるだろう。

さて、皆さんは例えば下の動画のように球技でボールが曲がる映像を見たことがあると思う。

ところが、先ほど読んだように、運動しているボールは外部からが加わらない限り曲がることはないはずである。一見、外部からが加えられてないように見えるボールはなぜカーブするのだろう?

ベルヌーイの定理

マグヌス効果を説明する前に、もう一つの物理学法則について理解する必要がある。
それは、気体の移動速度が上がれば上がるほど、その気体の圧は下がるというものである。
簡単に言うと、空気の流れ(つまり)の弱いところから強いところに向かって、押されるがかかる、といった感じだろうか。

具体例をいくつか挙げると、

これらはすべてこの法則によって引き起こされる現である。
ちなみに、この法則をベルヌーイの法則、またはベルヌーイの定理という。

ボールはなぜ曲がるのか?

さて、地球上でピッチャーボールを手前方向の回転(ピッチャーから見てボールの下側がに、上側が手前に動くような回転)をかけて投げた場合、ボールにどのようながかかるのかを考えてみよう。

まず、ボールが受ける空気の流れに注してみる。
このとき、ボール空気中を移動しているので空気抵抗、つまり逆方向の空気の流れを受ける(下の図の⇒)。
それに加えて、ボール空気中を回転すると、ボールの周りの空気も回転に引きずられ、回転方向に沿った空気の流れが生まれる(下の図の→)。


   ⇒…ボール全体が受ける空気の流れ
   →…ボールの回転によって生じる空気の流れ


    ∧,,∧      ⇒ ⇒
   (´・ω・)   ⇒   →               ∧,,∧
   ( っ(⌒)  ⇒ ↑◯↓ 三二=─  ⊂(・ω・`)、
    `u-u'    ⇒  ←              ヽ  と)
             ⇒ ⇒              u-u' 

この2つの空気の流れが合わさることで、ボールの上の部分の空気の流れは、
⇒ + → = 強い右向きの空気の流れ
となる。一方、ボールの下の部分は、
⇒ + ← = 弱い右向きの空気の流れ
となる。すると、

  1. ボールの上の部分の空気の流れが下の部分にべて速い
  2. ボールに上向きのがかかる
  3. 2の揚が、重力によって生じる下向きのを弱める

となり、結果としてボールの落ちがゆるやかになり、直線に近い軌で進む。
ちなみに、これが野球でいうストレートである。上方向の変化球とも考えることができるため、「直球変化球の一つ」という言葉もある。同じような方向と速度ボールでも、回転が異なれば下の動画のように軌も大きく変わることになる。

もちろん回転方向を逆にすれば揚は下に向いて落ちやすいボールになるし、横回転をかければ揚は横に向いて冒頭の動画のようにボールカーブする。これがマグヌス効果である。
※ なお、フォークボールナックルボール方向の回転をかけて下向きのをかけているのではなく、回転を抑えてボール空気抵抗を上げることで下に落としている。

マグヌス効果の使用例

球技における変化球

上で見たように、ボールに様々な回転を加えることで揚を起こし、ボールの軌をあらゆる方向に変化させることができる。

エアガンのホップアップシステム

BB弾に縦回転を加えることで、弾丸を浮き上がるようにしている(前述のストレートと同じことをしているだけだが、こちらは投射物が軽いため、実際に浮き上がる)。
このため、エアガンアクション映画のように寝かせて撃ったりすると弾丸があらぬ方向に逸れていく。

ローター船

マストの代わりにポールを立てて、横を利用して推進を得る。

ローター飛行機

の代わりにポールを横に配置し、揚を得て飛ぶ。

マグヌスニキ

マグヌス効果自体は、以前から球技に携わるものの間で知られていた理論であった。
しかし、なんJでこの名前を大きく広めることになったのが、マグヌスニキと呼ばれる人物である。
彼はなんJに立てられた 中村勝のストレートがさいてょよりも遅いという現実 というスレで、

103吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 10:50:50.59 ID:Ai2ljNA1

アマで解説(かじ)ってるが来ましたよ。
確かにガンでは中村の速球は140km/h台だけど、
腕の振りが大きくて速く、初速から既にMAX近いスピード
打者の前でも加速し続けてるから
距離25mくらいあれば150後半は出てるよ彼

111 : 吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 10:55:10.99 ID:Ai2ljNA1

まあ素人さんにわかりやすく言えば、
140km/hのストレートって言っても2種類あって
打者の手元でやっと140km/hに到達するボールもあれば
初速から打者の手前まで一貫して140km/hのボールもあるってこと
後者がの方が速く感じる

138吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:00:02.23 ID:Ai2ljNA1

まあスピードガン自体物理法則視してる側面もあるから
素人さんは混乱してもしゃーないか

と発言。なんJ民から「これコピペ?」、「空気抵抗があるのに初速=終速は理だし、ましてや加速なんてしたら力学越してる」、「物理法則視してるのはスピードガンじゃなくてお前だろ」などと一斉にツッコミを食らった。それに対して彼は、

(「マウンドからホームベースまで傾斜してるし加速しそう」というレスに対して)

151吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:03:36.13 ID:Ai2ljNA1

>>145
論位置エネルギーが関係してるよ
リリースポイントとミットの高低差ね。
最大加速度以下の範囲だから、加速する

208吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:15:33.68 ID:Ai2ljNA1

加速についてまとめてみるよ、

・位置エネルギー(リリポとミットの高低差)
・回転数によるHOP-UP(伸び)
・最大加速度以下での範囲

これらが有機的に絡みあって中村ボールは加速しているんだな

などのように、独自に解釈した物理法則を用いてなんJ民への説得を必死に続けた。その中で、

274吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:29:48.47 ID:Ai2ljNA1

>>265
落ちないぞ
HOP-UPしてるからな
マグヌス効果ググれ

356 : 吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:43:14.88 ID:Ai2ljNA1

マグヌス効果をサーフボードに換えて想像して欲しい
波(空気抵抗)に対してサーフボードしに泳ぐと
消費がしく、進まない
だけどサーフボード(マグヌス効果)があれば楽に乗れてスピードが活かせる。
http://www.youtube.com/watch?v=e7XeTlXj7XQ

(URL動画は、サーフィン動画ではなくただサーファーがカリフォルニアサイコーと連呼するだけの動画である。ちなみにニコニコ動画にも転載されている。)

このようにマグヌス効果という単を用いたことで、彼はなんJ民からマグヌスニキと呼ばれるようになった。また、それまでは「埼玉ダルビッシュ」として日ハムファンの間で細々とられる存在でしかなかった中村勝にもマグヌス中村というあだ名が付いてしまった。

そして、奮闘もむなしくなんJ民にからかわれるだけに終わったマグヌスニキは、

313 : 吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:37:58.25 ID:Ai2ljNA1

違う

403吹けば名無し[sage] 投稿日2012/11/01(木) 11:52:34.08 ID:Ai2ljNA1

なんか嫌な人ばっかりだ

253吹けば名無し 投稿日2012/11/01(木) 11:25:07.01 ID:Ai2ljNA1

宗教裁判にかけられたガリレオの気持ちがわかった気がする

との言葉を残し、スレを去った。

…かと思われたが、彼はなんとかが建てた自分のスレに自ら乗り込んで再度弁解を試み、そこでも迷言、もとい名言を発した。

323 :吹けば名無し2012/11/01(木) 17:48:53.96 ID:Ai2ljNA1

>>286
問題
坂の上からにボール置きました。働いてる直下向きです。
ボールはどのような運動をするでしょうか

1.の方向は直下向きなのでボールは地下を掘り進む or 止まる

2.坂に沿って転がる

3.わかりません

409 :吹けば名無し2012/11/01(木) 17:55:30.14 ID:Ai2ljNA1

>>363
古典物理学を「仮にそうだとしても」って言う人は逃げる逃げないの前に
学がいのを自覚したほうがいい

610 :吹けば名無し2012/11/01(木) 18:15:13.27 ID:Ai2ljNA1

言われなき人格攻撃しかないな
まあ何とも思わんけど、スレとして終わってるよここ

当然そこでもこのように批判だったが、日本シリーズの試合時間になると今度は実況スレにおもむき何事もなかったかのように実況を始めた。彼は最後まで自分の考えに疑問を持つことはなかったようだ。

マグヌスニキの理論はどこが間違っているか

彼の発言は物理学的につじつまの合わないものがいくつか見られるが、あえて一点だけにツッコミを入れろと言われたら執筆者は下の文をあげる。

距離25mくらいあれば150後半は出てるよ彼

つまり、より遠くから投げればボールはより速くなるということになり、ボールは捕球されるまで永遠に加速し続けることになる。これがもし本当ならば第一種永久機関ができてしまうため、ノーベル賞を受賞してもお釣りがくるほどの大発見である。中村勝にもノーベル中村という新たなあだ名が付くかもしれない。こう考えると彼の言っている理論はおかしいと気付くだろう。

なお、誤解のないように言っておくと、マグヌス効果自体はれっきとした物理学の理論であり、上で述べたようにボールに手前方向の回転をかけて落ちをゆるやかにできるというのは事実である(人間のでは頑って回転をかけてもHOP-UPまではしないと考えられるが)。

推測の域を出ないが、おそらく彼の頭の中では、

これらが有機的に絡みあって、彼の頭の中で中村勝ストレート永遠に加速し続けることになったのではないかと思われる。

彼から何か学ぶとすれば、それはネットボコボコかれても別の場所では何食わぬ態度で過ごせるような、中村勝ボールのように決して沈まない鋼のメンタルを持つことだろう。

参考動画

カリフォルニアサイコー!

関連項目

脚注

  1. *空気抵抗などを視すると、力学エネルギー保存則により、
    (投球直後の位置エネルギー) + (投球直後の運動エネルギー) = (捕球直前の位置エネルギー) + (捕球直前の運動エネルギー)
    が成り立つ。
    重力速度をg(≒9.81)[m/s2]、ボールの質量をm[kg]、投球直後のボール速さをv[m/s]、リリースポイントの高さをh[m]、捕球直前のボール速さをv[m/s]、ボールをキャッチするミットの高さをh[m]とすると、
    mgh + mv2/2 = mgh + mv2/2
    両辺に2をかけ、mで割って、
    2gh + v2 = 2gh + v2
    整理することで、
    v2 = v2 + 2g(h - h)
    を得る。
    試しにg=9.81m/s2、v = 38.9m/s(140km/h)、リリースポイントとミットの高低差 = h - h = 2.5m(少し多めにとった) を代入して計算すると、v = 39.5m/s(142km/h)となる。
    つまり、空気抵抗なしでも多くても2~3km/h程度しか加速しないことになる。
    なお、速度が増すのは下方向の速度成分が増加するからであり、方向には加速されない。

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ページ番号: 5220807 リビジョン番号: 2115220
読み:マグヌスコウカ
初版作成日: 14/04/15 17:32 ◆ 最終更新日: 14/11/13 17:40
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マグヌス効果について語るスレ

64 : ななしのよっしん :2017/08/30(水) 23:25:54 ID: HLdUG0cdwO
山なりの軌を描く訳じゃないんだしリリースからミットまでの高低差以上の位置エネルギーは供給されないんじゃないかと思うんですけど(名推理)
65 : ななしのよっしん :2017/09/09(土) 20:40:07 ID: YhBemX+nSm
多分、質量を速度に変えているんだよ、特殊相対性理論的な意味合いで
66 : ななしのよっしん :2017/09/23(土) 17:42:59 ID: E4OZzHvZ97
中学生の理科レベルの知識しかない素人から見ても、空気抵抗あるのに加速するわけがないことくらいわかる。
結局加速がありうるとしたらせいぜいキャッチャー吸引説くらいじゃないか。(もはやブラックホール並み)
67 : ななしのよっしん :2017/10/04(水) 23:46:25 ID: xs+HZfqfZi
バキューム鶴岡すき
68 : ななしのよっしん :2017/10/07(土) 03:04:23 ID: O0p+SFNcPO
これらが有機的に絡みあって~←この曖昧にして誤魔化してる感じきらい
69 : ななしのよっしん :2017/10/12(木) 04:20:26 ID: 4AHv1yvv5+
なんか嫌な人ばっかりだ
70 : ななしのよっしん :2017/10/12(木) 17:54:07 ID: UL1CsgxaAP
マグヌスニキの頭の中ではマグヌス効果で浮いたボールが位置エネルギーで加速して
またマグヌス効果で浮いての無限ループが成立してたって事でいいのか?
71 : ななしのよっしん :2017/10/28(土) 22:26:34 ID: 6lw3ZEQ5gb
初めて見たけどこんなん笑うわwww
名言ばっか残してるじゃん
72 : ななしのよっしん :2017/10/31(火) 14:58:07 ID: XDz9pO/e5K
中村ストレートが今なお加速し続けているという事実
73 : ななしのよっしん :2017/11/10(金) 03:42:25 ID: D3hgKaQLNG
いつ見てもバキューム鶴岡風評被害すぎて笑う
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