Als een kind in een zwembad en er is niemand in de buurt om het te zien, maakt het een plons? Natuurlijk doet het. De plons is de beloning van de sprong. Kinderen zouden niet rond het zwembad rennen en steeds verder achteruit stappen om dat te krijgen en te oefenen perfect springen als elke ingang werd ontmoet met een slappe slok. Overal leven pooljumpers voor de uitbarsting van het water. Dat is de sensatie, Mens. En de kanonskogel is de koning voor het oproepen van de beste plons aan het zwembad.
Ooit afgevraagd waarom? Soms is er een MIT-professor nodig om dingen uit te leggen die we allemaal leren op de leeftijd van vijf, dus John Bos, een professor in toegepaste wiskunde aan het MIT en een zelfverklaarde vloeistofdynamicist, nam de tijd om te doen wat waarschijnlijk een aantal belangrijke en intellectueel productieve dingen om uit te leggen waarom kanonskogels - en dit voelt als een technische term - zo spetterend zijn en hoe je het beste kunt maken een.
flickr / Jlhopgood
Eerst een les. Er zijn vier primaire mechanische concepten die met elkaar in wisselwerking staan wanneer je iemand ziet springen in het zwembad: zwaartekracht, vormweerstand, vloeibare traagheid en, wat kanonskogels betreft, de Worthington Jet.
Vorm slepen: "Als een groot object door een vloeistof beweegt, krijg je een weerstand, die een vormweerstand wordt genoemd", zegt Bush. De verandering in dichtheden waar een object doorheen gaat, is ook in dit geval zeer relevant, omdat de verandering van het passeren van de lucht in het water impact veroorzaakt.
Vloeibare traagheid: Het lichaam dat het water raakt, bestrijdt de weerstand van het water, of zijn vloeibare traagheid druk die je beweging weerstaat, die evenredig is met je snelheid, in het kwadraat, en de dichtheid van het water,” Bush zegt. Dit concept speelt ook een rol bij het overslaan van stenen en het vermogen van bepaalde hagedissen om over water rennen.
Worthington-jet: Wanneer je valt? een bol in een vloeistof het creëert een gat in het water, en het water dat opzij werd geduwd, snelt terug om dat gat te vullen. "Kortom, als je het oppervlak raakt, verdring je water", zegt Bush. "Je laat een holte achter en het is de ineenstorting van de holte die de plons veroorzaakt", zegt Bush.
Denk aan Olympische hoge duikers wiens doel het is om de kleinst mogelijke plons te creëren. De reden, in de terminologie van de vloeistofmechanica, dat ze zo berucht proberen om zo recht op en neer mogelijk het water in te gaan, is om zo min mogelijk water te verplaatsen.
"Dat is echt een indicator van hoeveel kracht je tijdens een botsing uitoefent", zegt Bush.
Zwaartekracht: Hoe verder je valt, hoe sneller je reist wanneer je het water raakt (negeer hier het concept van eindsnelheid, wat idealiter niet in uw plaatselijke zwembad zal spelen).
"Als je hoger gaat, ga je sneller, dus de impact is groter", zegt Bush.
Samengevat: een springer met een kanonskogel versnelt door de lucht terwijl hij afdaalt totdat hij het kalme water raakt. Ze verliezen dan kracht terwijl ze onder het oppervlak vallen; fracties van een seconde bestaat er boven hen een holle ruimte in het water, die het water van nature naar binnen stroomt om te vullen, wat leidt tot een verticale plons - en voor deze doeleinden idealiter een grote.
flickr / Loren Kerns
Dus, waarom kanonskogels?
Spring na sprong, zegt Bush, je beste gok om consequent het meeste water te verplaatsen, is de kanonskogel. Waarom? Natuurkunde natuurlijk. De springer zal doorgaans het meest blootgestelde oppervlak aan het water presenteren en tegelijkertijd de diepte van de afdaling in het water maximaliseren.
Natuurlijk zijn niet alle kanonskogels gelijk gemaakt. Kleine kinderen weten dit al: hoe groter de trui, hoe groter de plons. Waarom? "Het verplaatste volume zal evenredig zijn aan uw grootte", zegt Bush. Dat is de reden waarom een kanonskogel die wordt uitgevoerd door een magere 8-jarige zal verbleken in vergelijking met een technisch onberispelijke duik door, laten we zeggen, een sumoworstelaar - of gewoon een husky 8-jarige.
Hoe zit het met een Belly Flop of Jackknife?
voorstanders van de buik flop ongetwijfeld huilen bij al het bovenstaande. Hun gekwelde buiken protesteren nederig dat een platte impact de meest spetterende van alle opties is. Ze hebben misschien gedeeltelijk gelijk, zegt Bush, omdat buikflappen een grotere horizontale straal zullen creëren dan de kanonskogel. "Gewoon omdat je op die manier het blootgestelde [oppervlak] gebied maximaliseert", zegt Bush. Maar het verticale plonstraject van de buikflop zal veel lager zijn dan de kanonskogel, zegt Bush, waardoor het niet ideaal is voor het winnen van plonswedstrijden. "En natuurlijk gaat het pijn doen als een hel."
Hoewel hij beweert dat de kanonskogel de meest consistente sprong is om de meeste plons te creëren, staat Bush toe dat de jackknife biedt een intrigerende combinatie van diepte en waterverplaatsing die de beste delen van de kanonskogel en de buikflop combineert, wat leidt tot zowel verticale als horizontale plons als het correct wordt gedaan.
flickr / Tim Pierce
"Daar krijg je een soort wankele plons, het is asymmetrisch", zegt Bush. Het ene verlengde been zou een diepere holte kunnen creëren dan een kanonskogel. Voeg daarbij de vaak afwijkende hoek van de duiker in een jackknife (wat leidt tot een opeenvolging van impact op de hielen), en je hebt een aantal andere vergelijkingen in het spel. "Natuurlijk, als je zijwaarts naar binnen gaat, is er een soort laterale plons net van... je horizontale traagheid die vloeistof in een horizontale vorm afbuigt."
Kan een goed uitgevoerd jack-mes een grotere plons veroorzaken dan een kanonskogel? Het is een wetenschappelijk interessante vraag, zegt Bush, die smeekt om verder onderzoek met high-speed fotografie, een zwembad en een gewillige proefpersoon.
"Dat zou leuk zijn om te doen", zegt hij.
