百科网

首页 > 文化教育 > 科学探索

科学探索

马格努斯效应在微观尺度的新发现:粘弹性流体中的记忆诱导机制

科学探索万象经验2023-09-27

马格努斯效应是指一个旋转的物体在流体中运动时,会受到一个垂直于运动方向和旋转轴的力,这个力叫做马格努斯力。这个效应在日常生活中很常见,比如足球运动员踢出的弧线球,或者棒球投手投出的曲线球,都是利用了马格努斯效应。

马格努斯效应的原理是什么呢?简单来说,就是由于物体的旋转,使得流体在物体两侧的速度不同,根据伯努利方程,这就导致了物体两侧的压强不同,从而产生了一个垂直于速度方向的压差力,也就是马格努斯力。

那么,马格努斯效应在微观尺度上是否也存在呢?在实际实验中发现,微观尺度上的马格努斯力非常小,甚至可以忽略不计。为什么会这样呢?原因是,在微观尺度上,流体和物体之间的相互作用很强,导致流体在物体表面形成了一层边界层,这层流体和物体一起旋转,并不产生任何剪切力。因此,实际上只有附着层外面的流体才能对物体产生马格努斯力。但是这部分流体受到附着对边界层的影响很小,所以马格努斯力也很小。

那么,在微观尺度上有没有什么方法可以增强马格努斯效应呢?答案是有的。最近有一篇论文发现了一种新的机制,叫做记忆诱导马格努斯效应(memory-induced Magnus effect)。这种效应是在粘弹性流体中发现的。粘弹性流体是一种特殊的流体,它不仅具有粘性,还具有弹性。