Jei vaikas įšoka į a baseinas ir niekas aplinkui to nematytų, ar tai darosi? Žinoma, tai daro. Splash yra atlygis už šuolį. Vaikai nelakstytų po baseiną, žengtų vis toliau ir toliau, kad tai įgytų ir praktikuotų puikus pašokti, jei kiekvienas įėjimas būtų suglebęs gurkšnoti. Baseino džemperiai visur gyvena dėl vandens išsiveržimo. Štai tas jaudulys, vyras. O patrankos sviedinys yra karalius, užburiantis geriausius baseino purslus.
Ar kada susimąstėte, kodėl? Na, kartais MIT profesoriui reikia paaiškinti dalykus, kurių mes visi išmokstame iki penkerių metų, taigi Džonas Bušas, MIT taikomosios matematikos profesorius ir save apibūdinantis skysčių dinamikos specialistas atėmė laiko daryti tai, kas tikriausiai buvo svarbi ir intelektualiai produktyvūs dalykai, paaiškinantys, kodėl patrankų sviediniai – ir tai atrodo kaip techninis terminas – tokie ryškūs, taip pat kaip padaryti viską, kas geriausia vienas.
flickr / Jlhopgood
Pirma, pamoka. Yra keturios pagrindinės mechaninės sąvokos, kurios sąveikauja viena su kita, kai stebite, kaip kažkas šokinėja baseine: gravitacija, formos pasipriešinimas, skysčio inercija ir, kiek tai susiję su patrankų sviediniais, Worthington reaktyvinis.
Formos vilkimas: „Kai didelis objektas juda per skystį, atsiranda pasipriešinimas, kuris vadinamas formos pasipriešinimu“, - sako Bushas. Tankio pokytis, per kurį objektas eina, taip pat yra labai svarbus šiuo atveju, nes oro patekimo į vandenį pasikeitimas sukuria poveikį.
Skysčio inercija: Kūnas, atsitrenkęs į vandenį, kovoja su vandens pasipriešinimu arba jo skysčio inercija. slėgis, kuris priešinasi jūsų judėjimui, kuris yra proporcingas jūsų greičiui, kvadratui ir vandens tankiui“, - sakė Bushas. sako. Ši koncepcija taip pat vaidina svarbų vaidmenį praleidžiant akmenis ir kai kurių driežų gebėjimą tai padaryti bėgti per vandenį.
Worthington Jet: Kai nukrisi rutulys į skystį jis sukuria skylę vandenyje, o vanduo, kuris buvo nustumtas į šalį, puola atgal užpildyti tą skylę. „Iš esmės, atsitrenkdamas į paviršių, išstumiate vandenį“, - sako Bushas. „Jūs paliekate ertmę, o ertmės griūtis sukelia purslų“, - sako Bushas.
Pagalvokite apie olimpinius aukštus narus, kurių tikslas yra sukurti kuo mažesnį purslą. Skysčių mechanikos terminologija, kodėl jie taip liūdnai bando patekti į vandenį kuo tiesiau aukštyn ir žemyn, yra išstumti kuo mažiau vandens.
„Tai iš tikrųjų rodo, kokią jėgą išlaikote smūgio metu“, - sako Bushas.
Gravitacija: Kuo toliau krentate, tuo greičiau keliaujate atsitrenkę į vandenį (nepaisykite sąvokos terminalo greitis, kuris idealiu atveju nebus žaidžiamas jūsų vietiniame baseine).
„Kai kylate aukščiau, eisite greičiau, todėl poveikis bus didesnis“, - sako Bushas.
Taigi, apibendrinant: patrankos sviedinys įsibėgėja oru, kai leidžiasi žemyn, kol atsitrenkia į ramų vandenį. Tada jie praranda jėgą krisdami žemiau paviršiaus; sekundės dalis virš jų vandenyje yra tuščiaviduris tarpas, kurį vanduo natūraliai veržiasi užpildyti, o tai sukelia vertikalų purslą – o šiems tikslams idealiai – didelį.
flickr / Loren Kerns
Taigi, kodėl patrankų sviediniai?
Šuolis po šuolio, sako Bushas, geriausias būdas nuolat išstumti daugiausiai vandens yra patrankos sviedinys. Kodėl? Žinoma, fizika. Trumpiklis paprastai pateiks vandeniui labiausiai atvirą ploto paviršių ir tuo pačiu padidins nusileidimo į vandenį gylį.
Žinoma, ne visi patrankų sviediniai yra sukurti vienodai. Maži vaikai tai jau žino – kuo didesnis džemperis, tuo didesnis purslas. Kodėl? „Paslinktas tūris bus proporcingas jūsų dydžiui“, - sako Bushas. Štai kodėl patrankos sviedinys, kurį atlieka niūrus 8 metų vaikas, nublanks prieš techniškai nepriekaištingą nardymą, pavyzdžiui, sumo imtynininko ar tiesiog haskio 8 metų amžiaus.
Ką apie pilvo šnipštas ar Jackknife?
advokatai pilvo šnipštas be jokios abejonės, verkti nešvankiai dėl visų aukščiau išvardintų dalykų. Jų iškankinti pilvai nuolankiai protestuoja, kad plokščias smūgis yra purškiausias iš visų variantų. Jie gali būti iš dalies teisūs, sako Bushas, nes pilvo šnipštas sukurs didesnį horizontalų purškimą nei patrankos sviedinys. „Tiesiog todėl, kad tokiu būdu maksimaliai padidinate atvirą [paviršiaus] plotą“, - sako Bushas. Tačiau pilvo šnipų vertikali purslų trajektorija bus daug mažesnė nei patrankos sviedinio, sako Bushas, todėl jis nėra idealus laimėti purslų varžybas. „Ir, žinoma, tai velniškai skaudės“.
Nors jis teigia, kad patrankos sviedinys yra nuosekliausias šuolis, sukuriantis daugiausiai purslų, Bushas tai leidžia peilis siūlo intriguojantį gylio ir vandens poslinkio derinį, kuriame derinamos geriausios patrankos sviedinio ir pilvo šnipų dalys, o tai lemia tiek vertikalų, tiek horizontalų purslą, kai tai daroma teisingai.
flickr / Timas Pierce'as
„Čia atsiranda kažkoks baisus purslas, jis asimetriškas“, – sako Bushas. Viena ištiesta koja gali sukurti gilesnę ertmę nei patrankos sviedinys. Pridėkite prie to dažnai nepastebimą naro kampą su peiliu (kuris sukelia smūgio kulnų ir užpakalių seką), ir turėsite kitas lygtis. „Žinoma, jei įeini į šoną, tik nuo jūsų horizontalios inercijos, nukreipiančio skystį horizontalia forma, atsiranda kažkoks šoninis purslų.
Ar tinkamai atliktas kėliklio peilis gali sukelti didesnį purslą nei patrankos sviedinys? Tai moksliškai įdomus klausimas, sako Bushas, prašydamas tolesnio tyrimo su didelės spartos fotografija, baseinu ir norinčiu tiriamuoju.
„Tai būtų smagus dalykas“, – sako jis.
