Forskningsrådets nettsider benytter seg av informasjonskapsler for å forbedre din opplevelse av nettstedet.
Ved å lukke denne meldingen, samtykker du i vårt bruk av informasjonskapsler. Personvernerklæringen finner du her.
Lukk påminnelse
Gå direkte til innhold

Erlend Bugsett Lindahl

Erlend har forsket på fysikken i en ball som spinner i lufta, og har laget et eksperimentelt oppsett med en rampe og baller i ulike størrelser.

(Foto: Thomas Keilman) Tittel: Rotation and fluid dynamics: Investigating the effect of spin on a ball's trajectory through the air.

Av: Erlend Bugsett Lindahl, 18 år fra Sandefjord

Skole: Sandefjord videregående skole

Pris: Tredjepris i klassen for naturvitenskap og teknologi

Juryens vurdering

Det eksperimentelle oppsettet består av en høy rampe og baller fra ulike idretter pakket inn i glatt plastfolie. Hver ball trillet ned rampen fem ganger og falt gjennom lufta med toppspinn. Tid i lufta og horisontal lengde for ballens bane og ble målt for hver gang og akselerasjon beregnet. Lindahl skal ha ros for å være nøyaktig i den eksperimentelle utførelsen og for å inkludere usikkerhetsberegninger i analysene. Toppspinnet til ballen i lufta fører til Magnus-effekt, som gir en kraft på ballen i en retning vinkelrett på farten, ned mot bakken. Teoretisk vil man forvente en akselerasjon mot bakken som er større enn tyngdeakselerasjonen, men i stedet finner Lindahl at akselerasjonen er mindre enn tyngdeakselerasjonen. I et forsøk på å forklare disse resultatene presenterer Lindahl en utførlig teoretisk diskusjon som viser grundig fysikkforståelse. 

Juryen uttaler: Kandidaten viser en imponerende evne til å forklare komplekse fysiske fenomener. Hans forståelse av fysiske begreper går utenpå det man vanligvis kan lære på skole-nivå. Juryen har bestemt at arbeidet fortjener en 3. pris i naturvitenskapelig klasse i årets Unge forskere konkurranse.

Abstract

The topic of this essay is the fluid forces exerted on balls that spin about their own axis as they travel through the atmosphere. To narrow the investigation’s scope, only flight close to sea level and balls with topspin were considered, and the balls were wrapped in smooth plastic to give them the same surface roughness. Balls of different sizes were used in order to investigate the effect of surface area on the forces found. Taking this into account, the research question was,

How does the topspin on sports balls wrapped in smooth plastic affect their acceleration through the atmosphere near sea level, and how will this effect vary between balls with different surface areas?

The investigation had both an experimental and a theoretical component. An experiment was performed where the balls were rolled down a slope, subsequently entering free air. This led to some limitations regarding the flight distances and velocities considered, constraining the applicability of the results obtained. There was also a theoretical exploration of fluid dynamical effects on spinning balls under different conditions, covering horizontal drag force, the Magnus force, the Inverse Magnus force, and the underlying concepts needed to explain these. Various sources authored by experts on these topics were consulted to build up a satisfactory understanding.

The results of the experiment indicated a horizontal, resistive drag force on the balls, as well as an upwards force that decreased their downwards acceleration. Both of these were unaffected by changes in surface area for the distances and velocities covered. The theoretical exploration found that the former was unrelated to the balls’ spin, while the latter was most likely due to the Inverse Magnus effect. Moreover, the presence of this effect under the given conditions was likely a direct result of the balls’ smooth plastic surfaces.

 

Skrevet av:
Publisert:
20.04.2017
Sist oppdatert:
21.04.2017