Autor Tema: Efecto Magnus  (Leído 1819 veces)

Desconectado DaniDK

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Efecto Magnus
« en: Agosto 15, 2018, 12:02:33 am »
Bueno, este es el primer hilo de una gran cantidad de ellos en los que se hablará largo y tendido sobre ciertos principios o leyes físicas sobre las que nos vamos a basar a la hora de argumentar en los otros hilos principales de esta sección del foro.
Esta serie de hilos tiene como finalidad ser una pequeña enciclopedia para aquellas personas que están interesadas en aprender de esta sección del foro pero que no tienen ciertas nociones “básicas” de la física que hay detrás del airsoft. Y más en específico, en todo lo referente al vuelo de la bola. De manera que sería algo así como la “clase teórica” de la física del airsoft. Se busca de estos hilos que la gente comprenda de qué se habla cuando en los hilos de “técnica avanzada” (por llamarlos de alguna manera) se hace mención a los principios físicos sin que suenen a chino.

En este hilo vamos a hablar y explicar qué es el “efecto Magnus”. He decidido comenzar con este tema pues es la base del conocido “hop-up” que emplean nuestras queridas réplicas. Y estoy muy seguro que hay bastante gente que no conoce del todo el funcionamiento del mismo pese a ser uno de los “pilares básicos” de una réplica.

El “efecto Magnus” no es algo exclusivo del mundo del airsoft. Cualquier persona lo ha experimentado en deportes como pueden ser: fútbol, tenis o tenis de mesa. En los que la bola/pelota describe una trayectoria curva mientras se desplaza. Aunque lo que cambia entre esos deportes y la práctica del airsoft es el objetivo de esa curvatura de la trayectoria.

Por definir dicho principio de una manera breve podríamos decir que, el efecto Magnus se define como “el fenómeno físico por el cual la rotación de un cuerpo afecta a la trayectoria del mismo cuando se desplaza a través de un fluido.”
Bien, en la siguiente imagen (obtenida de google imágenes, por si tengo que citar de dónde la he obtenido) podemos ver un flujo de aire laminar y un cuerpo. En este caso, está en reposo (en cuanto a rotación sobre sí mismo, pues el flujo de aire trabaja como si se estuviese desplazando a través del fluido), y se puede ver que las líneas de flujo no se deforman salvo por la turbulencia que se genera en la parte “trasera” (empleando como criterio el sentido del movimiento del cuerpo).



En la siguiente imagen (obtenida de la entrada de la wikipedia acerca del efecto Magnus) tenemos un cuerpo que se desplaza en un fluido (como indican las líneas de flujo) pero que también presenta una rotación sobre sí mismo (o dicho de otra manera, sobre su propio eje). Vemos como su rotación afecta al comportamiento de las líneas de flujo, de manera que en el lado que va “a favor de la dirección del aire” (disculpad, no sabría explicarlo mejor ahora mismo) se genera una pequeña zona de pérdida de presión. Es decir, la presión en esa zona local (si veo que el tema de “localidad” da algún que otro quebradero de cabeza, haré un hilo hablando de ese concepto) es algo inferior a la presión del fluido en general, de manera que dicha zona de “depresión” obliga al cuerpo a curvar su trayectoria. Como “si hubiese menos resistencia al avance siguiendo esa nueva trayectoria” (entiéndase esta frase entrecomillada como una metáfora para hacer más visual el concepto).



Aquí aprovecho brevemente para decir que dicha “depresión” queda explicada en el tema del “Efecto Venturi”. No os preocupéis, ya subiré su artículo correspondiente. Paciencia.

Si quisiésemos estimar cuantitativamente el efecto Magnus, tendríamos que emplear una ecuación similar a esta (ya que esta pondré aquí hace referencia a un cilindro, cuando nosotros empleamos esferas, pero conceptualmente espero que se vea bien) :

                                                                                                        F/l = rho * V * M

De donde:
F/l es la sustentación por unidad de longitud
Rho (letra griega) es la densidad del fluido
V es la velocidad (lineal) del cuerpo a través del fluido
M es el momento de rotación. M = 2 * pi * omega* r^2 (esto es lo que os comentaba que era para el cilindro). De aquí tenemos que “r” es el radio y que omega es la velocidad angular (la velocidad con la que gira sobre su propio eje)

Entonces, ¿cuál es la aplicación del efecto Magnus en el airsoft?
Bien, hemos comentado brevemente que el efecto Magnus no es algo “nuevo” en nuestras vidas. Que ya lo hemos experimentado en deportes tales como el fútbol, el tenis y el tenis de mesa entre otros. Y hemos hecho también mención que en estos deportes no se le aplicaba con la misma intención que en la práctica del airsoft. Veamos ahora cuál es la finalidad con la que se aplica en dichos deportes y también en la práctica del airsoft:

-Deportes: debido a las posibles limitaciones del deporte en cuestión (encontrar una barrera a la hora de sacar una falta, o simplemente querer sorprender al contrincante, por ejemplo) se emplea el efecto Magnus para variar la trayectoria aparente del balón/pelota con la que se juega.

-Airsoft: en cambio, en el airsoft se emplea para un propósito diferente. Se busca que se genere una pequeña “fuerza de sustentación” que vaya compensando a la acción de la gravedad. Como todos (supongo que) sabéis, todo “cae” a causa de la “gravedad” (incluso la luz). La diferencia entre las balas reales, una piedra que lanzamos, las bolas que empleamos o la propia luz que tiene un puntero laser, es la velocidad con la que se mueven dichos objetos. Como curiosidad: aproximadamente en el primer segundo de “vuelo” de cada objeto que lanzamos paralela al suelo, dicho cuerpo caerá casi 10 metros. Solo que el laser en ese segundo habrá recorrido “trescientos mil” kilómetros, y una piedra… ya os lo imagináis. Es por ello por lo que se emplea el conocido “hop-up”, para conseguir que las bolas puedan estar más tiempo desplazándose por el fluido (aire en este caso), dando un mayor “alcance”.


Ahora, ya para acabar, me gustaría acabar con un “mito” o una excesiva deformación del lenguaje que veo emplear con mucha frecuencia en nuestro hobby: el conocido “este hop puede/no puede levantar X peso de bola”. Os voy a pedir que volváis a mirar la ecuación que calculaba la sustentación. Ahora os pregunto: ¿en algún sitio se ve una componente de “masa” del cuerpo? Porque yo no. Lo único que hay referente al cuerpo es: su velocidad lineal (de desplazamiento en el fluido), su velocidad angular y su radio.
Y es, precisamente, la velocidad angular el factor clave para la “efectividad” o “eficiencia” del sistema de hop-up que se quiera emplear. De manera que lo correcto sería decir que “este hop aplica/no aplica suficiente momento angular a X peso de bola (por inercia de la misma)”. Y esto lo dejo aquí a modo de “cliffhanger” para otro hilo de la sección en el que hablaremos de este tema.

Y hasta aquí el hilo de hoy, sobre el efecto Magnus.
Un saludo.
DaniDK