אם ילד קופץ לתוך א בריכה ואין אף אחד בסביבה שיראה את זה, זה עושה שפריץ? כמובן שכן. השפריץ הוא גמול הקפיצה. ילדים לא היו רצים מסביב לבריכה, צועדים עוד ועוד כדי להגיע ומתרגלים זאת מושלם לקפוץ אם כל כניסה נתקלה ברפיון לִבלוֹעַ. קופצים לבריכה בכל מקום חיים על התפרצות המים. זה הריגוש, איש. וכדור התותח הוא המלך על העלאת התזת הטוב ביותר לצד הבריכה.
תהית פעם למה? ובכן, לפעמים צריך פרופסור ב-MIT כדי להסביר דברים שכולנו לומדים עד גיל חמש, אז ג'ון בוש, פרופסור למתמטיקה יישומית ב-MIT ודינמיקאי נוזלים המתואר בעצמו, לקח זמן מלעשות מה שכנראה היה חשוב דברים פרודוקטיביים מבחינה אינטלקטואלית כדי להסביר מדוע כדורי תותח הם - וזה מרגיש כמו מונח טכני - כל כך מתיז, כמו גם איך לעשות את הטוב ביותר אחד.
flickr / Jlhopgood
ראשית, שיעור. ישנם ארבעה מושגים מכניים עיקריים המקיימים אינטראקציה זה עם זה בכל פעם שאתה צופה במישהו קופץ בבריכה: כוח הכבידה, גרר צורה, אינרציה נוזלית ומבחינת כדורי תותח, וורת'ינגטון מטוס סילון.
גרירת טופס: "כאשר חפץ גדול נע דרך נוזל, אתה מקבל התנגדות, שנקראת גרירת צורה", אומר בוש. השינוי בצפיפות שדרכו עובר חפץ רלוונטי מאוד גם במקרה זה, שכן שינוי המעבר באוויר למים יוצר השפעה.
אינרציה נוזלית: הגוף שפוגע במים נלחם בהתנגדות של המים, או באינרציה הנוזלית שלהם. "אתה בעצם מקבל לחץ שמתנגד לתנועה שלך, שהוא פרופורציונלי למהירות שלך, בריבוע וצפיפות המים", בוש אומר. למושג זה יש חלק גם בדילוג על אבנים וביכולת של לטאות מסוימות לעשות זאת לרוץ על פני מים.
וורת'ינגטון ג'ט: כשאתה נופל כדור לתוך נוזל זה יוצר חור במים, והמים שנדחקו הצידה ואז ממהרים בחזרה למלא את החור הזה. "בעצם, בפגיעה במשטח, אתה מחליף מים", אומר בוש. "אתה משאיר חלל מאחור, וזוהי קריסת החלל שגורמת להתזה", אומר בוש.
חשבו על צוללנים גבוהים אולימפיים שמטרתם ליצור את השפריץ הקטן ביותר שהם יכולים. הסיבה, בטרמינולוגיה של מכניקת הנוזלים, שהם כל כך מנסים לשמצה להיכנס למים ישר למעלה ולמטה ככל האפשר היא לעקור כמה שפחות מים.
"שזה באמת אינדיקטור לכמה כוח אתה מחזיק בזמן ההשפעה", אומר בוש.
כוח משיכה: ככל שאתה נופל רחוק יותר, אתה נוסע מהר יותר כאשר אתה פוגע במים (התעלם כאן מהמושג של מהירות סופית, שבאופן אידיאלי לא הולך לשחק בבריכת השחייה המקומית שלך).
"ככל שאתה הולך גבוה יותר אתה הולך מהר יותר ולכן ההשפעה גבוהה יותר", אומר בוש.
אז, לסיכום: קופץ תותח מאיץ באוויר כשהם יורדים עד שהם פוגעים במים השלווים. לאחר מכן הם מאבדים כוח תוך כדי צניחה מתחת לפני השטח; במשך שברירי שנייה מתקיים מעליהם חלל חלול במים, שהמים ממהרים למלא באופן טבעי, מה שמוביל להתזה אנכית - ולמטרות אלה, באופן אידיאלי גדול.
פליקר / לורן קרנס
אז למה כדורי תותח?
קפיצה אחר קפיצה, אומר בוש, ההימור הטוב ביותר שלך לעקור בעקביות את מירב המים הוא כדור התותח. למה? פיזיקה, כמובן. המגשר יציג בדרך כלל את פני השטח החשופים ביותר למים ובו זמנית ממקסם את עומק הירידה למים.
כמובן, לא כל כדורי התותח נוצרים שווים. ילדים קטנים יודעים את זה כבר - ככל שהמגשר גדול יותר, כך השפריץ גדול יותר. למה? "הנפח שנעקר יהיה פרופורציונלי לגודל שלך", אומר בוש. וזו הסיבה שכדור תותח שהוצא להורג על ידי ילד צרוד בן 8 יחוויר בהשוואה לצלילה ללא רבב מבחינה טכנית על ידי, נגיד, מתאבק סומו - או סתם ילד צרוד בן 8.
מה לגבי בטן או אופר?
תומכי ה פלופ בטן ללא ספק לבכות על כל האמור לעיל. הבטן המעונה שלהם מוחה בענווה על כך שפגיעה שטוחה היא המשפרצת ביותר מכל האפשרויות. יכול להיות שהם צודקים חלקית, אומר בוש, מכיוון שצפיפות בטן ייצרו ריסוס אופקי גדול יותר מהכדור התותח. "פשוט כי אתה ממקסם את השטח החשוף כך", אומר בוש. אבל מסלול ההתזה האנכי של הבטן יהיה נמוך בהרבה מהכדור התותח, אומר בוש, מה שהופך אותו לא אידיאלי לזכייה בתחרויות ספלאש. "וכמובן, זה יכאב כמו לעזאזל."
בעוד שהוא טוען שכדור התותח הוא הקפיצה העקבית ביותר כדי ליצור את מירב התזות, בוש מאפשר זאת jackknife מציע שילוב מסקרן של עומק ותזוזת מים המשלבים את החלקים הטובים ביותר של כדור התותח והבטן, מה שמוביל להתזה אנכית וגם אופקית כאשר עושים זאת נכון.
פליקר / טים פירס
"שם אתה מקבל סוג של התזה מבולבלת, זה לא סימטרי", אומר בוש. הרגל האחת המורחבת יכולה ליצור חלל עמוק יותר מכדור תותח. תוסיפו לזה את הזווית של הצוללן בסכין, שמובילה לרצף של פגיעות תחת עקבים, לעתים קרובות, ויש לכם עוד כמה משוואות במשחק. "כמובן, אם אתה נכנס הצידה, יש מעין התזה לרוחב רק מ... האינרציה האופקית שלך מסיטת נוזל בצורה אופקית."
האם סכין ג'ק שבוצעה כהלכה יכולה ליצור שפריץ גדול יותר מכדור תותח? זו שאלה מעניינת מבחינה מדעית, אומר בוש, ומתחנן לחקירה נוספת עם צילום במהירות גבוהה, בריכת שחייה ונבדק נכונים.
"זה יהיה מהנה לעשות", הוא אומר.
