إذا قفز طفل إلى ملف حمام سباحة ولا يوجد أحد في الجوار لرؤيتها ، فهل تثير ضجة؟ بالطبع هو كذلك. البقعة هي مكافأة القفزة. لن يركض الأطفال حول المسبح ، بل يتراجعون أكثر فأكثر للحصول على ذلك وممارسته في احسن الاحوال اقفز إذا قوبل كل مدخل بارتخاء بلع. يعيش لاعبي البركة في كل مكان من أجل ثوران المياه. هذا هو التشويق ، رجل. وقذيفة المدفع هي ملك لاستحضار أفضل رشاش بجانب المسبح.
هل تساءلت يوما لماذا؟ حسنًا ، أحيانًا يتطلب الأمر أستاذًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لشرح الأشياء التي نتعلمها جميعًا في سن الخامسة ، لذلك جون بوش ، أستاذ الرياضيات التطبيقية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وديناميكي السوائل الموصوف ذاتيًا ، أخذ وقتًا بعيدًا عن القيام بما قد يكون مهمًا و أشياء مثمرة فكريا لشرح سبب كون قذائف المدفعية - وهذا يبدو وكأنه مصطلح تقني - مرشوشة للغاية وكذلك كيفية صنع الأفضل واحد.
فليكر / جلهوبجود
أولا ، درس. هناك أربعة مفاهيم ميكانيكية أساسية تتفاعل مع بعضها عندما تشاهد شخصًا يقفز في البركة: الجاذبية ، وسحب الشكل ، والقصور الذاتي للسوائل ، وبقدر ما يتعلق الأمر بقذائف المدفعية ، ورثينجتون طائرة نفاثة.
سحب النموذج: يقول بوش: "عندما يتحرك جسم كبير خلال مائع ، تحصل على مقاومة تسمى مقاومة الشكل". التغيير في الكثافات التي يمر من خلالها الجسم مهم للغاية في هذه الحالة أيضًا ، حيث أن تغيير المرور عبر الهواء إلى الماء يحدث تأثيرًا.
القصور الذاتي للسوائل: إن اصطدام الجسم بالماء يكافح مقاومة الماء ، أو قصور السائل الضغط الذي يقاوم حركتك ، والذي يتناسب مع سرعتك ، مربع ، وكثافة الماء ، "بوش يقول. يلعب هذا المفهوم أيضًا دورًا في تخطي الأحجار وقدرة بعض السحالي على ذلك الجري عبر الماء.
ورثينجتون جيت: عندما تسقط كرة في سائل يخلق ثقبًا في الماء ، والماء الذي تم دفعه جانبًا يندفع مرة أخرى لملء تلك الحفرة. يقول بوش: "في الأساس ، عندما تضرب السطح ، فإنك تزيح الماء". يقول بوش: "تترك تجويفًا خلفك ، وانهيار التجويف هو الذي يسبب تناثر السوائل".
فكر في الغواصين الأولمبيين الذين يهدفون إلى إنشاء أصغر رشاش ممكن. والسبب ، في مصطلحات ميكانيكا الموائع ، أنهم يحاولون بشكل سيء السمعة دخول الماء بشكل مستقيم لأعلى ولأسفل قدر الإمكان هو إزاحة أقل قدر ممكن من الماء.
يقول بوش: "وهو حقًا مؤشر على مقدار القوة التي تحافظ عليها أثناء التأثير".
جاذبية: كلما سقطت ، زادت سرعة سفرك عندما تضرب الماء (تجاهل هنا مفهوم السرعة النهائية، والتي من الناحية المثالية لن تلعب في حمام السباحة المحلي الخاص بك).
يقول بوش: "كلما صعدت إلى أعلى ، فإنك تسير بشكل أسرع وبالتالي يكون التأثير أكبر".
إذن ، باختصار: تتسارع طائرة القفز في الهواء أثناء هبوطها حتى تصطدم بالمياه الهادئة. ثم يفقدون قوتهم أثناء هبوطهم تحت السطح ؛ لأجزاء من الثانية ، توجد مساحة مجوفة فوقها في الماء ، والتي يندفع الماء بشكل طبيعي لملئها ، مما يؤدي إلى تناثر عمودي - ولهذه الأغراض ، من الناحية المثالية ، مساحة كبيرة.
فليكر / لورين كيرنس
لذا ، لماذا قذائف المدفع؟
يقفز بعد القفز ، كما يقول بوش ، أفضل رهان لإزاحة أكبر قدر من المياه هو المدفع. لماذا ا؟ الفيزياء بالطبع. عادةً ما يعرض العبور السطح الأكثر تعرضًا للمياه مع زيادة عمق الهبوط في الماء في نفس الوقت.
بالطبع ، ليست كل قذائف المدفع متساوية. يعرف الأطفال الصغار هذا بالفعل - كلما كان الطائر أكبر ، زاد حجم رذاذ الماء. لماذا ا؟ يقول بوش: "الحجم المزاح سيكون متناسبًا مع حجمك". وهذا هو السبب في أن قذيفة المدفع التي ينفذها طفل هزيل يبلغ من العمر 8 سنوات ستبدو شاحبة مقارنة بالغوص الفني الذي لا تشوبه شائبة ، على سبيل المثال ، من قبل مصارع السومو - أو مجرد أجش يبلغ من العمر 8 سنوات.
ماذا عن تخبط البطن أو سكين جاك؟
دعاة طعج المعدة لا شك أن البكاء على كل ما سبق. تحتج بطونهم المعذبة بتواضع على أن التأثير المسطح هو الأكثر رشاقة من بين جميع الخيارات. قد يكونون على حق جزئيًا ، كما يقول بوش ، لأن تقلبات البطن ستخلق رذاذًا أفقيًا أكبر من قذيفة المدفع. يقول بوش: "ببساطة لأنك تزيد من مساحة [السطح] المكشوفة بهذه الطريقة". يقول بوش إن المسار العمودي للرش سيكون أقل بكثير من المدفع ، مما يجعله غير مثالي للفوز بمسابقات الرش. "وبالطبع ، سوف تتألم مثل الجحيم."
في حين أنه يؤكد أن قذيفة المدفع هي القفزة الأكثر اتساقًا لإنشاء أكثر رشاش ، إلا أن بوش يسمح بذلك ثني يقدم مزيجًا مثيرًا للفضول من العمق وإزاحة الماء التي تجمع بين أفضل أجزاء كرة المدفع وقلب البطن ، مما يؤدي إلى تناثر رأسي وأفقي عند القيام به بشكل صحيح.
فليكر / تيم بيرس
يقول بوش: "هناك نوع من رذاذ متزعزع ، إنه غير متماثل". يمكن للساق الواحدة الممتدة أن تخلق تجويفًا أعمق من قذيفة المدفع. أضف إلى ذلك الزاوية التي غالبًا ما تكون بعيدة عن الركب ، وهي زاوية الغطاس في سكين جاك (مما يؤدي إلى سلسلة من الاصطدامات ذات الكعب العالي) ، وستحصل على بعض المعادلات الأخرى قيد التشغيل. "بالطبع ، إذا ذهبت بشكل جانبي ، فهناك نوع من تناثر جانبي من ...
هل يمكن لسكين جاك المنفذ بشكل صحيح أن يخلق دفقة أكبر من قذيفة المدفع؟ يقول بوش إنه سؤال مثير للاهتمام علميًا ، ويستجوب المزيد من التحقيق مع التصوير عالي السرعة ، وحوض السباحة ، وموضوع الاختبار.
يقول: "سيكون ذلك شيئًا ممتعًا".
