Kuinka tehdä paras roiske uima-altaassa, tutkijan mukaan

Jos lapsi hyppää a uima-allas eikä kukaan ole näkemässä sitä, tekeekö se roiskeita? Tietysti tekee. Roiskuminen on palkinto hyppystä. Lapset eivät juokse uima-altaalla, vaan astuisivat yhä pidemmälle saadakseen ja harjoitellakseen sitä täydellinen hyppää, jos jokainen sisäänkäynti kohtasi velttoutta kulaus. Allaspuserot elävät kaikkialla veden purkaukselle. Siinä se jännitys, mies. Ja tykinkuula on kuningas parhaiden uima-altaan roiskeiden loihtimisessa.

Oletko koskaan ihmetellyt miksi? No, joskus MIT: n professorin täytyy selittää asioita, jotka me kaikki opimme viiden vuoden iässä John Bush, sovelletun matematiikan professori MIT: ssä ja itse kuvaileva nestedynamiikka vei aikaa tekemästä mitä luultavasti tärkeitä ja älyllisesti tuottavia asioita selittääkseen, miksi tykinkuulat ovat – ja tämä tuntuu tekniseltä termiltä – niin räikeitä, sekä kuinka tehdä paras yksi.

Ensin oppitunti. On olemassa neljä ensisijaista mekaanista käsitettä, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa aina kun katsot jonkun hyppäävän altaassa: painovoima, muotovastus, nestehitaus ja tykinkuulat, Worthington suihkukone.

Lomakkeen vetäminen: "Kun suuri esine liikkuu nesteen läpi, saat vastuksen, jota kutsutaan muotovastukseksi", Bush sanoo. Tiheyden muutos, jonka läpi esine kulkee, on erittäin relevantti myös tässä tapauksessa, sillä ilman läpi kulkemisen muutos veteen aiheuttaa vaikutuksen.

Nesteen hitaus: Veteen osuva ruumis taistelee veden vastusta tai sen nesteen inertiaa vastaan. ”Periaatteessa saat paine, joka vastustaa liikettäsi, joka on verrannollinen nopeuteen, neliössä ja veden tiheyteen, Bush sanoo. Tämä konsepti vaikuttaa myös kivien ohittamiseen ja tiettyjen liskojen kykyyn ohittaa juosta veden yli.

Worthington Jet: Kun pudotat pallo nesteeksi se luo reiän veteen, ja sivuun työnnetty vesi ryntää sitten takaisin täyttämään tuon reiän. "Periaatteessa pintaan osuessaan syrjäytät vettä", Bush sanoo. "Jätät ontelon taakse, ja onkalon romahtaminen aiheuttaa roiskeet", Bush sanoo.

Ajattele olympiasukeltajia, joiden tavoitteena on luoda pienin mahdollinen roiske. Syy, nestemekaniikan terminologian mukaan, miksi he niin pahamaineisesti yrittävät päästä veteen mahdollisimman suoraan ylös ja alas, on syrjäyttää mahdollisimman vähän vettä.

"Mikä on todella osoitus siitä, kuinka paljon voimaa kestät törmäyksen aikana", Bush sanoo.

Painovoima: Mitä kauemmas putoat, sitä nopeammin matkustat, kun osut veteen (jätä tässä huomioimatta käsite terminaalinopeus, joka ei ihannetapauksessa pelaisi paikallisessa uima-altaassasi).

"Kun nouset korkeammalle, menet nopeammin, joten vaikutus on suurempi", Bush sanoo.

Yhteenvetona: Kanuunanpalloinen hyppääjä kiihtyy ilmassa laskeutuessaan, kunnes osuu tyynään veteen. Sitten ne menettävät voimansa putoaessaan pinnan alle; Niiden yläpuolella on sekunnin murto-osien ajan vedessä ontto tila, jonka vesi ryntää sisään luonnollisesti täyttämään, mikä johtaa pystysuoraan roiskeeseen – ja tätä tarkoitusta varten ihanteellisesti suureen roiskeeseen.

Joten miksi Cannonballs?

Hyppy hypyn perään, Bush sanoo, että paras tapa syrjäyttää jatkuvasti eniten vettä on tykinkuula. Miksi? Fysiikka tietysti. Hyppääjä näyttää tyypillisesti veden alttiimman alueen ja maksimoi samalla veteen laskeutumissyvyyden.

Tietenkään kaikkia kanuunankuulat eivät ole samanarvoisia. Pienet lapset tietävät tämän jo – mitä isompi jumpperi, sitä suurempi roiske. Miksi? "Siirretty tilavuus tulee olemaan verrannollinen kokoasi", Bush sanoo. Tästä syystä ryppyisen 8-vuotiaan toteuttama kanuunankuula kalpenee verrattuna esimerkiksi sumopainijan – tai vain 8-vuotiaan huskyn – suorittamaan teknisesti virheettömään sukellukseen.

Entä Belly Flop tai Jackknife?

Puolustajat mahalleen sukellus epäilemättä itke rumasti kaikissa edellä mainituissa. Heidän kidutetut vatsansa vastustavat nöyrästi sitä, että litteä isku on roiskein kaikista vaihtoehdoista. He voivat olla osittain oikeassa, Bush sanoo, koska vatsaflops luo suuremman vaakasuoran suihkun kuin kanuunankuula. "Yksinkertaisesti siksi, että maksimoit paljastetun [pinnan] alueen tällä tavalla", Bush sanoo. Mutta vatsaflopin pystysuora roiskumisrata on paljon pienempi kuin tykinkuula, Bush sanoo, joten se ei ole ihanteellinen splash-kilpailujen voittamiseen. "Ja tietysti se sattuu helvetisti."

Vaikka hän väittää, että kanuunankuula on johdonmukaisin hyppy luomaan eniten roiskeita, Bush sallii sen linkkuveitsi tarjoaa kiehtovan yhdistelmän syvyyttä ja veden siirtymää, jossa yhdistyvät kanuunankuula ja vatsa flopin parhaat puolet, mikä johtaa sekä pysty- että vaakasuoraan roiskeeseen oikein tehtynä.

"Siellä tulee jonkinlainen räikeä roiske, se on epäsymmetristä", Bush sanoo. Yksi pidennetty jalka voisi luoda syvemmän ontelon kuin tykinkuula. Kun tähän lisätään usein epämiellyttävä sukeltajan kulma nokkaveitsessä (joka johtaa kantapään ja takapuolen törmäyssarjaan), niin peliin tulee muita yhtälöitä. "Tietenkin, jos menet sisään sivuttain, siellä on eräänlainen sivuttainen roiske vain... vaakasuuntaisesta inertiasi, joka ohjaa nestettä vaakasuoraan muotoon."

Voisiko oikein toteutettu nokkaveitsi aiheuttaa suuremman roiskeen kuin kanuunankuula? Se on tieteellisesti mielenkiintoinen kysymys, Bush sanoo ja pyytää lisätutkimuksia nopealla valokuvauksella, uima-altaalla ja halukkaalla koehenkilöllä.

"Se olisi hauskaa tekemistä", hän sanoo.