Si un niño salta a un piscina y no hay nadie alrededor para verlo, ¿da gusto? Claro que lo hace. El chapoteo es la recompensa del salto. Los niños no estarían corriendo alrededor de la piscina, retrocediendo más y más para conseguir y practicar eso. Perfecto saltar si cada entrada se encontrara con un flácido trago. Los saltadores de piscina de todas partes viven para la erupción del agua. Esa es la emoción hombre. Y la bala de cañón es la reina para conjurar el mejor chapoteo junto a la piscina.
¿Alguna vez te preguntaste por qué? Bueno, a veces se necesita un profesor del MIT para explicar las cosas que todos aprendemos a la edad de cinco años, así que John Bush, profesor de matemática aplicada en el MIT y un dinámico dinámico de fluidos que se describe a sí mismo, se tomó un tiempo para hacer lo que probablemente eran importantes y cosas intelectualmente productivas para explicar por qué las balas de cañón son, y esto se siente como un término técnico, tan llamativas y cómo hacer lo mejor uno.
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Primero, una lección. Hay cuatro conceptos mecánicos primarios que interactúan entre sí cada vez que ves a alguien saltar. en la piscina: gravedad, arrastre de forma, inercia de fluido y, en lo que respecta a las balas de cañón, el Worthington chorro.
Forma de arrastre: “Cuando un objeto grande se mueve a través de un fluido, se obtiene una resistencia, lo que se llama resistencia de forma”, dice Bush. El cambio en las densidades por las que pasa un objeto también es muy relevante en este caso, ya que el cambio de pasar del aire al agua crea un impacto.
Inercia de fluidos: El cuerpo que golpea el agua está combatiendo la resistencia del agua, o su inercia fluida. “Básicamente obtienes un presión que resiste su movimiento, que es proporcional a su velocidad, al cuadrado y a la densidad del agua ”, dijo Bush. dice. Este concepto también juega un papel en el lanzamiento de piedras y la capacidad de ciertos lagartos para correr por el agua.
Avión de Worthington: Cuando te caes una esfera en un líquido crea un agujero en el agua, y el agua que fue apartada se apresura a llenar ese agujero. "Básicamente, al golpear la superficie, estás desplazando el agua", dice Bush. “Dejas una cavidad atrás, y es el colapso de la cavidad lo que causa el chapoteo”, dice Bush.
Piense en los buceadores olímpicos cuyo objetivo es crear la menor salpicadura posible. La razón, en la terminología de la mecánica de fluidos, por la que intentan tan infamemente entrar en el agua lo más directamente posible hacia arriba y hacia abajo es para desplazar la menor cantidad de agua posible.
"Lo cual es realmente un indicador de cuánta fuerza estás sosteniendo durante el impacto", dice Bush.
Gravedad: Cuanto más caiga, más rápido viajará cuando golpee el agua (ignore aquí el concepto de Velocidad terminal, que idealmente no estará en juego en su piscina local).
"A medida que asciendes, vas más rápido, por lo que el impacto es mayor", dice Bush.
Entonces, en resumen: un saltador con bala de cañón acelera por el aire a medida que desciende hasta que golpea el agua plácida. Luego pierden fuerza mientras caen en picado por debajo de la superficie; durante fracciones de segundo, existe un espacio hueco encima de ellos en el agua, que el agua se apresura a llenar de forma natural, lo que lleva a un chapoteo vertical, y para estos fines, idealmente, uno grande.
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Entonces, ¿por qué Cannonballs?
Salto tras salto, dice Bush, tu mejor apuesta para desplazar constantemente la mayor cantidad de agua es la bala de cañón. ¿Por qué? Física, por supuesto. El saltador típicamente presentará la superficie del área más expuesta al agua mientras simultáneamente maximiza la profundidad de descenso al agua.
Por supuesto, no todas las balas de cañón son iguales. Los niños pequeños ya lo saben: cuanto más grande es el suéter, mayor es la salpicadura. ¿Por qué? “El volumen desplazado será proporcional a su tamaño”, dice Bush. Es por eso que una bala de cañón ejecutada por un escuálido niño de 8 años palidecerá en comparación con una inmersión técnicamente impecable de, digamos, un luchador de sumo, o simplemente un fornido niño de 8 años.
¿Qué tal un Belly Flop o Jackknife?
Defensores de la caída del vientre Sin duda llorarás por todo lo anterior. Sus vientres torturados protestan humildemente que un impacto plano es la más llamativa de todas las opciones. Quizás tengan razón en parte, dice Bush, porque los movimientos del vientre crearán un rocío horizontal más grande que la bala de cañón. “Simplemente porque maximizas el área [de superficie] expuesta de esa manera”, dice Bush. Pero la trayectoria vertical del splash del belly flop será mucho más baja que la de la bala de cañón, dice Bush, por lo que no es ideal para ganar competencias de splash. "Y, por supuesto, va a doler como el infierno".
Si bien sostiene que la bala de cañón es el salto más consistente para crear la mayor cantidad de salpicaduras, Bush permite que el navaja ofrece una intrigante combinación de profundidad y desplazamiento de agua que combinan las mejores partes de la bala de cañón y el movimiento de la panza, lo que provoca salpicaduras tanto verticales como horizontales cuando se hace correctamente.
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“Ahí tienes una especie de chapoteo inestable, es asimétrico”, dice Bush. La pierna extendida podría crear una cavidad más profunda que una bala de cañón. Agregue a eso el ángulo, a menudo fuera de lugar, del buceador en una navaja (que conduce a una secuencia de impacto de talón a tope), y tendrá algunas otras ecuaciones en juego. "Por supuesto, si entras de lado, hay una especie de salpicadura lateral solo de... tu inercia horizontal desviando el fluido en forma horizontal".
¿Podría una navaja correctamente ejecutada crear un chapoteo más grande que una bala de cañón? Es una pregunta científicamente interesante, dice Bush, que requiere una mayor investigación con fotografías de alta velocidad, una piscina y un sujeto de prueba dispuesto.
“Eso sería algo divertido de hacer”, dice.
