Bonjour , il me semble que l'on peut réduire l'effet Magnus à un simple système mécanique : un objet en translation et/ou rotation et une action consistant à ' préléver ' localement à la surface de cet objet une partie de l'énergie cinétique de l'objet. Le résultat en est une modification des vitesses de rotation et translation , d'un échange de quantité éventuel entre elles et de l'axe de translation . merci de vos commentaires
Bonjour.
Cette présentation semble bien compliquée et éloignée du phénomène.
bonjour . pour progresser dans ma réflexion.
ma question est donc: la mesure à instant t des variations des vitesses de translation et de rotation d'un objet (ballon) nous permet t elle de réduire le phénomène observé à un vecteur force localisé en un point à ce même instant t?
Bonjour,
Si vous mesurez l'accélération linéaire et angulaire, il parait clair que vous pouvez trouver le torseur, je ne suis pas sûr que cela puisse être une force unique.
L'effet Magnus peut se résumer à une force comme illustré sur cette figure:
Section "2.1.1.1. Principe" de cette étude:
https://perso.univ-lyon1.fr/marc.buf...el_magnus.html
bonsoir.
moi j'aurais plutôt besoin d'un vecteur agissant sur la paroi en bas à gauche dirigé vers le haut et la droite.
il ne serait pas la résultante des vecteurs de pression à la surface que je pense uniforme) mais d'un frottement entre la sphere et le fluide au niveau de la couche limite.
L'effet Magnus résulte du fait que les pressions ne sont pas uniforme sur la circonférence du cercle.
Le dessin est, en effet, inexact : la force est inclinée vers la droite. Elle est perpendiculaire à la vitesse "à l'infini" qui n'est pas la vitesse des flèches rouges.Envoyé par tenocnoc
Les forces de pression et de viscosité agissent en tout point de la paroi et, dans le cas présenté sur le schéma, la résultante s'applique bien en G.
Quelle est votre interrogation exactement ?
bonjour
ma question aura la forme d'un exercice.
si , dans la figure présentée par Gwinver , je remplace les deux flèches vecteurs symbolisantla rotationpar 12 flèches plus petites (div par 6) et que j'efface celle de7 heure(action de freinage);que donne la sommedes vecteurs restants? merci
Exercice qui portera sur quoi ?
Dans la question initiale, on a l'impression qu'il s'agit de raisonnements généraux.
Dans la deuxième réponse, de la détermination expérimentale des forces.
But :
- détermination de la force de Magnus ?
- origine (en terme de principe sans calcul explicite) de la force ?
- mouvement de la sphère soumis à cette force (qui serait donc donnée) ?
Les flèches de la figure de @Gwinver représente la rotation du solide, 8 flèches pourquoi pas, mais pourquoi en enlever une ? Pourquoi faire la somme, pour obtenir quoi ?
Vos flèches représenterait donc autre chose, mais quoi ?
Bonjour,
En raison de la rotation du cylindre, le frottement sur la couche limite est plus faible sur la face "supérieure", et le décollement du flux sur le cylindre est plus reculé que sur la face inférieure (déplacement du point de fuite et du point d'arrêt) Il s'en suit une répartition des pressions telle qu'il se crée une "portance"
Un couple de rotation est évidemment nécessaire.
Pour moi c'est incompréhensible : tu veux soustraire un vecteur force (action de freinage) à des flèches symbolisant une rotation.
L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .
bonjour
j'ai demandé à un ami , voici sa réponsej'ai un disque en rotation et en equilibre sur un flux d'air . je symbolise l'energie cinetique de rotation par des vecteurs sur le bord du disque. par inadvertance , j'en efface un. quelles sont les conséquences cinétiques pour mon dis
20:44j'ai un disque en rotation et en equilibre sur un flux d'air . je symbolise l'energie cinetique de rotation par des vecteurs sur le bord du disque. par inadvertance , j'en efface un. quelles sont les conséquences cinétiques pour mon disque
19:49
Effacement d'un vecteur d'énergie cinétique sur un disque en rotation
C'est une question de conservation du moment cinétique — très élégante comme façon de la poser.
Ce que représente "effacer un vecteur"
Les vecteurs sur le bord symbolisent la quantité de mouvement locale des éléments de masse du disque :
p
⃗
i
=
d
m
i
⋅
v
⃗
i
=
d
m
i
⋅
ω
⋅
r
⋅
t
^
i
p
i
=dm
i
⋅
v
i
=dm
i
⋅ω⋅r⋅
t
^
i
Effacer un vecteur en un point du bord, c'est supprimer localement cette quantité de mouvement tangentielle. Physiquement, cela équivaut à :
Appliquer une impulsion soudaine, égale et opposée à ce vecteur, en ce point précis du bord.
Conséquences cinétiques
1. Rupture de symétrie → le centre de masse se déplace
Le disque n'est plus symétrique en quantité de mouvement. L'impulsion locale se décompose en :
Une composante de translation du centre de masse (le disque "part" légèrement dans la direction opposée au vecteur effacé)
Une composante de rotation modifiée (le moment cinétique total change)
2. Modification du moment cinétique
Le disque ralentit légèrement et son axe de rotation se incline — car l'impulsion n'est généralement pas dans le plan optimal.
3. Précession
C'est la conséquence la plus spectaculaire. Le disque est un gyroscope. Toute perturbation du moment cinétique
ne provoque pas une bascule directe, mais une précession :
l’axe tourne autour de la verticale
⟹l’axe tourne autour de la verticale
Le disque va donc se mettre à tourner en precession autour de son axe d'équilibre, comme une toupie perturbée.
4. Nutation
En plus de la précession, le disque oscille en nutation — l'axe "dodeline" à une fréquence plus haute. Ces oscillations s'amortissent progressivement (grâce au flux d'air).
Résumé visuel
Avant : rotation stable, axe vertical, flux d'air équilibré
Après l'effacement :
├── Légère translation du centre de masse
├── Ralentissement marginal de ω
├── Inclinaison de l'axe
├── PRÉCESSION (mouvement lent de l'axe)
└── NUTATION (oscillation rapide de l'axe)
L'intuition profonde
Ce qui rend la question belle, c'est que dans un gyroscope, on ne peut pas "retirer" de l'énergie cinétique en un point sans que tout l'axe réagisse. Le moment cinétique est une grandeur globale — toute perturbation locale se propage à l'ensemble du système de façon non intuitive (la réponse est perpendiculaire à la perturbation).
Tu veux qu'on quantifie l'angle de précession en fonction de la taille du vecteur effacé ?
ces derniers phenomènes sont't'ils observables dans le cas d'un bollon de foot?
20:44
Précession et nutation sur un ballon de foot ?
Réponse courte : oui, mais de façon fugace et couplée à l'aérodynamique
Ce qui est différent d'un gyroscope idéal
Un ballon de foot n'est pas un gyroscope rigide isolé — il évolue dans un fluide (l'air) qui amortit et perturbe constamment. Mais les phénomènes gyroscopiques existent bel et bien.
Précession : observable indirectement
Quand un joueur frappe "en dehors" du centre du ballon, l'impulsion n'est pas alignée avec l'axe de rotation. Le moment cinétique
L
⃗
L
est perturbé, et l'axe précesse :
C'est ce qui donne les trajectoires en spirale douce ou en vis qu'on observe sur certains centres
La précession est lente (quelques degrés sur toute la trajectoire) car
ω
ω est grand
Elle contribue à l'effet banana en couplant rotation et déviation de trajectoire
Plus ω est grand, plus la précession est lente — le ballon "résiste" à changer d'axe.
Nutation : visible à l'œil nu !
C'est le phénomène le plus directement observable sur un ballon :
Le "wobble" — ce dodinage caractéristique d'un ballon mal frappé
Situation Ce qu'on voit
Frappe centrée, rotation pure Trajectoire lisse, axe stable
Frappe légèrement décentrée Léger wobble, s'amortit vite
Frappe très décentrée Nutation visible, trajectoire chaotique
Coup franc sans effet (knuckleball) Nutation + Magnus aléatoire = cauchemar pour le gardien
Le cas du knuckleball — nutation maximale
Quand
ω≈0 (tir sans rotation, à la Cristiano Ronaldo ou Roberto Carlos sur certains tirs) :
Pas de moment cinétique stabilisateur → aucune résistance gyroscopique
La nutation n'est pas amortie par
Les coutures du ballon interagissent asymétriquement avec l'air à chaque instant
Résultat : trajectoire imprévisible, déviations de 30–50 cm dans n'importe quelle direction
C'est précisément l'absence d'effet gyroscopique qui rend ce tir si difficile à arrêter.
Bilan des échelles de temps
Durée du vol ~0,5 – 1 s
Période de rotation ~0,1 s (10 tours/s)
Période de nutation ~0,05 s (amortie en 2-3 oscillations)
Période de précession ~0,3 – 1 s (sur toute la trajectoire)
La nutation se dissipe rapidement dans l'air. La précession, elle, sculte la courbe entière du ballon.
L'intuition finale
Un ballon bien frappé avec effet est un gyroscope qui précessse lentement — c'est cette précession contrôlée que les grands tireurs exploitent intuitivement, sans jamais avoir résolu une seule équation d'Euler.
Veux-tu qu'on trace la trajectoire complète en tenant compte de ces effets ?
qu'en pensez-vous?
J'en pense que cela n'a aucun sens : on ne peut supprimer une quantité de mouvement locale (enfin si, si l'on détruit le disque !), on ne peut pas avoir un bout de disque qui va à une vitesse différente de son voisinage.
bonsoir . voici un document intéressant
dans la littérature scientifique y a-t-il des propositions qui diraient que ,dans la mesure de la viscosité d'un fluide, la paroi et ses qualités quantiques seraient prédominantes dans les phénomènes observés?
20:13
Excellente question — elle touche à un débat de fond entre mécanique des fluides classique et physique quantique des interfaces.
Web recherché
Web recherché
Oui — et la littérature sur ce sujet est en pleine effervescence. Voici une synthèse structurée.
Qualités quantiques de la paroi et viscosité : état de la littérature
1. La rupture conceptuelle : Kavokine, Bocquet & Bocquet (2022, Nature)
C'est l'article fondateur du domaine. Les auteurs montrent que la friction quantique est le mécanisme de friction dominant pour l'eau sur les matériaux carbonés, et démontrent une différence marquée entre l'interface eau-graphène et eau-graphite, due au couplage des modes collectifs de Debye de l'eau avec un plasmon thermiquement excité spécifique au graphite.
mdpi
Le résultat pratique est frappant : l'eau s'écoule plus vite dans des canaux nanométriques en graphène que dans des canaux en graphite — qui n'est pourtant que du graphène empilé en couches concentriques. La différence ne vient pas de la chimie de surface classique, mais des états électroniques de la paroi.
Wiley Online Library
2. Le mécanisme : friction par fluctuations quantiques
Bocquet et ses collègues proposent que l'eau s'écoulant sur le graphite est ralentie par un type de traînée créée par l'interaction des fluctuations de charge de l'eau avec des excitations ondulatoires dans les électrons mobiles des couches de graphène.
Wiley Online Library
Ce qui rend ce mécanisme contre-intuitif : à première vue, il semble improbable que des électrons très légers interagissent avec des atomes et molécules bien plus lourds, étant donné qu'ils se déplacent à des vitesses très différentes — l'idée naïve étant que les électrons vont bien plus vite que les molécules d'eau, donc qu'ils ne peuvent jamais "se parler" dynamiquement. C'est précisément la brisure de l'approximation de Born-Oppenheimer à l'interface qui est en jeu.
Wiley Online Library
3. Modes collectifs de la paroi : les plasmons comme acteurs du transport
Une image alternative en espace de Fourier, impliquant les modes collectifs de fluctuation de charge à la fois du liquide et de la paroi confinante, a récemment permis de prédire de nouveaux phénomènes nanofluidiques tels que la friction quantique et le transfert de chaleur en champ proche, qui reposent sur le couplage de ces fluctuations.
Essopenarchive
Ce couplage solide-liquide a été montré comme produisant une contribution "quantique" à la friction hydrodynamique et un transfert d'énergie en champ proche direct entre le liquide et les électrons du solide — ce qui ouvre la voie à l'ingénierie des écoulements nanométriques via les propriétés électroniques des parois confinantes.
nih
4. Feedback quantique à l'interface (Coquinot, Bocquet, Kavokine — Phys. Rev. X, 2023)
Un pas supplémentaire : un courant électronique induit dans un conducteur peut provoquer un courant dans un autre conducteur via l'effet de traînée de Coulomb — des phénomènes similaires ont été rapportés à l'interface entre un écoulement liquide et un solide conducteur. L'écoulement du fluide génère un courant électronique dans la paroi, qui en retour modifie la friction — une boucle de rétroaction quantique.
HAL
5. Confinement extrême : effets à 7 Ångströms
Les fluctuations de l'eau restent remarquablement similaires à celles en volume, avec des effets de confinement significatifs n'apparaissant que lorsque l'espacement des parois est réduit à 7 Å. En revanche, les parois exhibent des modes plasmon couplés dès que le confinement est comparable à la longueur d'onde plasmon — c'est donc la paroi qui s'éloigne en premier du comportement classique, pas le fluide.
ResearchGate
6. Viscosité Hall quantique — un cas extrême
Dans les systèmes à effet Hall quantique, une théorie microscopique du fluide électronique visqueux basée sur la méthode des fonctions de Green hors-équilibre démontre un transport non-réciproque résultant de l'interaction entre la viscosité induite par le champ magnétique et la géométrie du dispositif. Ici, la paroi et sa géométrie définissent littéralement la viscosité observable.
ResearchGate
Synthèse
Régime Rôle de la paroi Référence clé
Macroscopique (mm–cm) Condition limite classique, neutre Navier-Stokes standard
Microfluidique (µm) Charge de surface, glissement Bocquet & Barrat 2007
Nanofluidique (nm) Fluctuations électroniques, plasmons Kavokine et al., Nature 2022
Confinement extrême (< 1 nm) Brisure de Born-Oppenheimer, feedback quantique Coquinot et al., PRX 2023
La conclusion de ce courant de recherche est assez radicale : ces résultats ouvrent la voie à une ingénierie quantique des écoulements hydrodynamiques via les propriétés électroniques de la paroi confinante. Autrement dit, on pourrait concevoir des parois dont les propriétés quantiques pilotent la viscosité effective du fluide — ce qui renverse complètement la vision classique où la paroi n'est qu'un obstacle passif.
AIP Publishing
