⚽ Efekt Magnusa — rotacja piłki

Efekt Magnusa to boczna siła, jakiej doświadcza wirujący obiekt poruszający się w powietrzu. Rotacja przyspiesza przepływ powietrza po jednej stronie, a spowalnia po drugiej, tworząc różnicę ciśnień, która pcha piłkę prostopadle do kierunku jej ruchu. To właśnie dzięki temu kopnięta piłka nożna zakrzywia lot, a piłka w baseballu wykonuje krzywą.

Wykorzystuje krokowe całkowanie numeryczne, a nie pojedynczy wzór. Zaczynając od prędkości i kąta wystrzału, aktualizuje pozycję i prędkość co 0,005 sekundy, dodając na każdym kroku efekty grawitacji, oporu i siły nośnej Magnusa, aż piłka wyląduje. Dzięki temu uwzględnia się, jak siły zmieniają się w sposób ciągły w miarę zwalniania piłki.

Suwak rotacji ustawia obroty w zakresie od −3000 do +3000 obr./min. Wartości ujemne to topspin, przy którym siła Magnusa skierowana jest w dół i skraca zasięg (pomarańczowy tor). Wartości dodatnie to backspin, przy którym siła skierowana jest w górę, unosząc piłkę i zwiększając zasięg oraz wysokość (zielony tor). Szary tor zawsze pokazuje ten sam strzał bez rotacji, dla porównania.

To wierny model podręcznikowy. Gęstość powietrza jest ustalona na 1,225 kg/m³, opór skaluje się z kwadratem prędkości, a każda piłka wykorzystuje realistyczną masę, promień oraz współczynniki oporu i nośności. Model upraszcza jednak rzeczywistość: współczynnik nośności jest traktowany jako stały, a turbulencje, efekty szwów piłki oraz zanik rotacji podczas lotu nie są uwzględniane, więc symulacja wiernie pokazuje tendencję, a nie idealne dopasowanie.

Siła Magnusa zależy od rozmiaru, gęstości powietrza, prędkości rotacji i prędkości lotu, ale nie od masy. Lżejsza piłka, taka jak piłka tenisowa, doświadcza tej samej bocznej siły działającej na znacznie mniejszą masę, więc przyspiesza bocznie znacznie mocniej (przyspieszenie równa się sile podzielonej przez masę). Dlatego lekka, szybko wirująca piłka odchyla się dramatycznie, podczas gdy ciężka piłka nożna potrzebuje większej rotacji, by zakrzywić się w takim samym stopniu.