매그누스 법칙과 베르누이원리의 차이가 뭔가요?
헤어드라이어 입구를 천정에 향하게 한후에 그 위에 탁구공을 올려놓고 작동시키면 공중에 뜬채로 빙글빙글 도는 원리가 매그누스인가요? 베르누이인가요? 두 원리의 차이 쉽게 이해할 수 있게 알려주세요.
안녕하세요. 김형윤 과학전문가입니다.
매그누스 효과와 베르누이의 원리는 둘 다 유체 역학의 기본 원리 중 하나입니다.
매그누스 효과는 회전하는 물체에 작용하는 힘으로, 회전하는 물체 주변의 공기의 흐름을 변경하여 상승력을 만들어냅니다. 매그누스 효과는 공과 공기 중간에 회전하는 공을 던질 때, 공의 회전으로 인해 공 주위의 공기의 흐름이 변경되어 상승력이 발생하는 원리입니다.
반면, 베르누이의 원리는 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 속도가 느려지면 압력이 높아지는 원리입니다. 이 원리는 공기나 물 등 유체가 흐르는 관을 설계할 때 자주 활용됩니다. 예를 들어, 비행기 날개의 상부는 둥글고 하부는 평평한 형태로 만들어져 있으며, 이는 유체의 속도를 다르게 만들어서 상부에서는 공기의 압력이 하부보다 작아지도록 하여 상승력을 발생시키는 것입니다.
따라서, 매그누스 효과와 베르누이의 원리는 유체 역학의 두 가지 기본 원리이지만, 서로 다른 원리입니다.
매그누스 효과는 회전하는 물체에 작용하는 공기의 힘입니다. 헤어드라이어에서 나오는 공기는 속도가 빠르기 때문에 공의 위쪽을 빠르게 통과하고, 아래쪽을 상대적으로 느리게 통과합니다. 이로 인해 상하쪽에는 압력 차이가 발생하고, 이 차이로 인해 공에 힘이 가해집니다. 이 힘은 공을 올리고 중심축 주변으로 돌리는 힘이 됩니다. 그 결과로 공은 빙글빙글 돌게 됩니다.
반면에 베르누이의 원리는 유체의 흐름과 압력의 관계를 설명하는 원리입니다. 베르누이의 원리에 따르면 유체의 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가합니다. 헤어드라이어를 이용한 경우, 공 위쪽을 통과하는 공기의 속도가 빠르기 때문에 압력이 낮아지고, 공 아래쪽을 통과하는 공기의 속도가 상대적으로 낮기 때문에 압력이 높아집니다. 이 압력 차이로 인해 공이 올라가는 것이 아니라, 매그누스 효과에 의해 회전하게 되는 것입니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
운동 중인 야구공과 축구공은 주변의 유체(공기)속에서 베르누이 원리에 의해 마그누스효과를 얻게 됩니다.
두 공 모두 같은 원리에 의해 같은 효과를 낸다는 거죠.
다 아시겠지만 유체는 좁은 통로를 흐를 때 속력이 증가하고 넓은 통로를 흐를 때 속력이 감소하게 됩니다.유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 감소하면 압력이 높아지는데, 이것을 베르누이의 원리(법칙?)합니다.
야구공을 던지게 되면 손에서 야구공이 떠나는 순간 손끝에 의해 야구공이 회전을 받게 됩니다. 이 야구공은 던져진 방향과 반대방향으로 힘(공기의 저항력)을 받게 되어 공 주변으로 공의 진행방향과 반대방향으로의 유선이 생성됩니다.
야구공의 표면에서 회전방향이 공의 진향방향과 반대방향으로 작용하는 유선의 방향과 같은 쪽은 공기의 흐름이 빠르고 반대로 야구공의 표면에서 회전방향이 공의 진향방향과 반대방향으로 작용하는 유선의 방향과 반대인 쪽은 공기의 흐름과 마찰에 의해 공기의 유속이 작아집니다. 베르누이 원리에 의해 유속이 빠르면 압력이 낮고 유속이 느리면 압력이 높기 때문에 운동하는 야구공은 압력이 낮은 위쪽으로 뜨게 됩니다. 이러한 공의 회전력과 주변 공기의 압력차이에 의해 야구공의 진행방향이 포물선을 그리는 것을 마그너스효과(Magnus effect)라 합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
과학의 여러 법칙 중에서 베르누이 원리(Bernoulli principle)는 그 응용도가 매우 많기로 유명하다. 또 한 학교 과학시간에는 베르누이 원리를 자주 실험해 보고 있다. 이 원리는 특히 비행기나 선박, 자동차를 설계할 때 매우 중요하게 여기고 있다. 이 원리에 잘 맞도록 설계되어야 비행기라든가 배가 효과적으로 빨리 달릴 수 있기 때문이다.
비행기의 날개 단면(wB)을 보면, 윗면이 약간 불룩 하게 되어 있어, 아랫면보다 윗면의 폭이 길다. 그러 므로 비행기가 앞으로 나아가면, 날개 윗면으로 흐르 는 공기의 유속(*)이 아랫면을 지나는 유속보다 빠르게 된다. 이처럼 유체가 운동할 때 기압이 낮아지는 현상을 '베르누이의 원리'라고 한다.
베르누이 방정식(영어: Bernoulli's equation)은 유체 동역학에서 점성과 압축성이 없는 이상적인 유체(ideal fluid)가 규칙적으로 흐르는 경우에 대해, 유체의 속도와 압력, 위치 에너지 사이의 관계를 나타낸 공식이다.[1](Ch.3)[2](§ 3.5) 이 식은 1738년 다니엘 베르누이가 그의 저서 《유체역학》(Hydrodynamica)에서 발표하였다.[3]
벤츄리 관의 공기 흐름
베르누이 방정식은, 흐르는 유체에 대하여 유선(streamline) 상에서 모든 형태의 에너지(위치에너지와 운동에너지)의 합은 언제나 일정하다는 점을 설명하고 있다.[4][5]
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
매그누스 법칙은 회전하는 물체 주변에서 발생하는 유체의 흐름을 설명합니다. 매그누스 법칙에 따르면, 회전하는 물체 위쪽의 유체는 속도가 빨라지고, 아래쪽의 유체는 속도가 느려지면서, 회전하는 물체 주변에서 나타나는 고유한 유체 흐름이 생기게 됩니다. 이러한 흐름은 축전된 에너지를 물체에 전달하게 되어, 회전하는 물체에 힘을 줍니다. 매그누스 법칙은 야구공이나 축구공 등과 같이 회전하는 물체의 비행 경로를 설명하는 데 사용됩니다.
반면에, 베르누이 원리는 유체 역학의 기본 법칙 중 하나입니다. 베르누이 원리에 따르면, 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고, 속도가 느려지면 압력이 높아지게 됩니다. 이는 기체나 액체 등의 유체가 이동할 때, 유체 내부에서 압력이 분산되는 현상을 설명하는데 사용됩니다. 예를 들어, 비행기 날개 위쪽의 공기는 날개 아래쪽의 공기보다 속도가 빠르기 때문에 압력이 낮아지게 되고, 이로 인해 날개 아래쪽의 압력이 높아져서, 비행기가 날개를 따라 상승하는 원리를 설명하는 데 사용됩니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.매그누스 법칙(Magnus effect)과 베르누이의 원리(Bernoulli's principle)는 둘 다 유체 역학(Fluid dynamics)에 관련된 원리이지만, 서로 다른 개념을 나타냅니다.
매그누스 법칙: 매그누스 법칙은 회전하는 물체가 유체(공기 또는 물)를 통과할 때 발생하는 힘을 설명하는 원리입니다. 이 법칙에 따르면 회전하는 물체는 유체와의 상호작용으로 인해 특정한 방향으로 힘을 받게 됩니다. 가장 잘 알려진 매그누스 효과의 예로는 골프나 야구에서 스핀이 있는 공이 비행 경로에 휘어지는 현상이 있습니다. 회전하는 물체 주위의 유체 흐름의 차이로 인해 위력이 생성되어 힘이 작용하는 것이 특징입니다.
베르누이의 원리: 베르누이의 원리는 유체의 흐름과 압력 간의 관계를 설명하는 원리입니다. 이 원리는 유체가 흐를 때 속도가 증가하면 압력이 감소하고, 속도가 감소하면 압력이 증가한다는 원리를 말합니다. 베르누이의 원리는 유체의 연속성과 에너지 보존 원리에 기반하며, 비행기의 날개, 수영 경기에서 수영자의 움직임 등 다양한 상황에서 적용됩니다.