Ako dijete skoči u a bazen i nema nikoga u blizini da to vidi, pravi li prskanje? Naravno da ima. Prskanje je nagrada za skok. Djeca ne bi trčala oko bazena, uzmicala sve dalje i dalje kako bi to stekla i vježbala savršen skočiti ako je svaki ulaz dočekao mlitav gutljaj. Skakači u bazen posvuda žive za erupciju vode. To je uzbuđenje, čovjek. A topovska kugla je kralj za dočaravanje najboljeg pljuska uz bazen.
Jeste li se ikada zapitali zašto? Pa, ponekad je potreban profesor MIT-a da objasni stvari koje svi naučimo do pete godine, dakle John Bush, profesor primijenjene matematike na MIT-u i samoopisani dinamičar fluida, odvojio je vrijeme od onoga što je vjerojatno bilo važno i intelektualno produktivne stvari koje objašnjavaju zašto su topovske kugle — a to se čini kao tehnički izraz — tako prskane, kao i kako napraviti najbolje jedan.
flickr / Jlhopgood
Prvo, lekcija. Postoje četiri primarna mehanička koncepta koji međusobno djeluju kad god gledate kako netko skače u bazenu: gravitacija, otpor oblika, inercija tekućine i, što se topovskih kugli tiče, Worthington mlazni.
Povucite obrazac: “Kada se veliki objekt kreće kroz tekućinu, dobivate otpor, koji se naziva povlačenjem oblika”, kaže Bush. Promjena gustoće kroz koju objekt prolazi vrlo je relevantna i u ovom slučaju, jer promjena prolaska kroz zrak u vodu stvara udar.
Inercija tekućine: Tijelo koje udara u vodu bori se protiv otpora vode, odnosno njene inercije tekućine. „U osnovi dobivate pritisak koji se opire vašem kretanju, koji je proporcionalan vašoj brzini, kvadratu i gustoći vode", Bush kaže. Ovaj koncept također igra ulogu u preskakanju kamenja i sposobnosti određenih guštera trčati po vodi.
Worthington Jet: Kad padneš kugla u tekućinu stvara rupu u vodi, a voda koja je gurnuta u stranu zatim juri natrag da popuni tu rupu. "U osnovi, udarivši o površinu, istiskuješ vodu", kaže Bush. "Ostavljate šupljinu iza sebe, a kolaps šupljine uzrokuje prskanje", kaže Bush.
Razmislite o olimpijskim visokim roniocima čiji je cilj stvoriti najmanji prskanje koji mogu. Razlog, u terminologiji mehanike fluida, da tako neslavno pokušavaju ući u vodu što je moguće ravno gore-dolje je istisnuti što manje vode.
"Što je zapravo pokazatelj kolike sile podnosite tijekom udara", kaže Bush.
Gravitacija: Što dalje padate, brže putujete kada udarite u vodu (zanemarite ovdje koncept terminalna brzina, što idealno ne bi bilo na vašem lokalnom bazenu).
"Kako idete više, idete brže pa je i utjecaj veći", kaže Bush.
Dakle, u sažetku: topovski skakač ubrzava kroz zrak dok se spušta dok ne udari u mirnu vodu. Tada gube snagu dok padaju ispod površine; za djeliće sekunde iznad njih u vodi postoji šuplji prostor, koji voda prirodno juri da ispuni, što dovodi do okomitog prskanja – i za te svrhe, idealno veliko.
flickr / Loren Kerns
Dakle, zašto Cannonballs?
Skok za skokom, kaže Bush, najbolja opcija za dosljedno istiskivanje najviše vode je topovska kugla. Zašto? Fizika, naravno. Skakač će obično predstaviti najizloženiju površinu površine vodi dok istovremeno povećava dubinu spuštanja u vodu.
Naravno, nisu sve topovske kugle jednake. Mala djeca to već znaju - što je džemper veći, to je veći prskanje. Zašto? "Pomaknuti volumen bit će proporcionalan vašoj veličini", kaže Bush. Zbog toga će topovska kugla koju je počinio mršavi 8-godišnjak izblijedjeti u usporedbi s tehnički besprijekornim zaronom od strane, recimo, sumo hrvača — ili samo 8-godišnjaka haskija.
Što je s trbušnim loptom ili nožem?
Zagovornici trbušni pljusak bez sumnje cry foul na sve gore navedeno. Njihovi izmučeni trbušci ponizno protestiraju da je ravan udar najsjajnija od svih opcija. Možda su djelomično u pravu, kaže Bush, jer će trbušne loptice stvoriti veće vodoravno prskanje od topovske kugle. "Jednostavno zato što na taj način maksimizirate izloženu [površinu]", kaže Bush. No, okomita putanja prskanja trbušne kugle bit će mnogo niža od topovske kugle, kaže Bush, što ga čini ne idealnim za pobjeđivanje u splash natjecanjima. “I, naravno, boljet će kao pakao.”
Iako drži da je topovska kugla najdosljedniji skok za stvaranje najvećeg prskanja, Bush dopušta da nož na sklapanje nudi intrigantnu kombinaciju dubine i pomaka vode koja kombinira najbolje dijelove topovske kugle i trbušne loptice, što dovodi do vertikalnog i horizontalnog prskanja kada se radi ispravno.
flickr / Tim Pierce
"Tamo dobijete neku vrstu nesporazumnog prskanja, asimetrično je", kaže Bush. Jedna produžena noga mogla bi stvoriti dublju šupljinu od topovske kugle. Dodajte tome često neuobičajen, kut ronjenja u nožu (što dovodi do slijeda udarca peta-gužnjak), i imate neke druge jednadžbe u igri. "Naravno, ako uđete bočno, postoji neka vrsta bočnog prskanja samo od... vaše horizontalne inercije koja odbija tekućinu u horizontalnom obliku."
Može li pravilno izveden nož za jacku stvoriti veći prskanje od topovske kugle? To je znanstveno zanimljivo pitanje, kaže Bush, tražeći daljnje istraživanje s brzom fotografijom, bazenom i voljnim ispitanikom.
"To bi bilo zabavno učiniti", kaže on.
