Jeśli dziecko wskoczy w basen i nie ma nikogo, kto mógłby to zobaczyć, czy to robi plusk? Oczywiście, że tak. Plusk jest nagrodą za skok. Dzieci nie biegałyby po basenie, cofały się coraz bardziej, aby to zdobyć i ćwiczyć doskonały skakać, jeśli każde wejście spotkało się z wiotką łyk. Skoczkowie basenowi wszędzie żyją erupcją wody. To jest dreszcz, facet. A kula armatnia jest królem do wyczarowania najlepszego plusku przy basenie.
Czy zastanawiałeś się kiedyś dlaczego? Cóż, czasami trzeba profesora MIT, aby wyjaśnić rzeczy, których wszyscy uczymy się w wieku pięciu lat, więc Jana Busha, profesor matematyki stosowanej na MIT i samozwańczy mechanik płynów, poświęcił trochę czasu na robienie czegoś, co prawdopodobnie było ważne i intelektualnie produktywne rzeczy, które wyjaśniają, dlaczego kule armatnie są – i wydaje się to być terminem technicznym – tak rozpryskowe, a także jak zrobić to, co najlepsze jeden.
flickr / Jlhopgood
Najpierw lekcja. Istnieją cztery podstawowe koncepcje mechaniczne, które wchodzą ze sobą w interakcję, gdy patrzysz, jak ktoś skacze w basenie: grawitacja, opór kształtu, bezwładność płynu, a w przypadku kul armatnich Worthington strumień.
Przeciągnij formularz: „Kiedy duży obiekt porusza się w płynie, pojawia się opór, który nazywa się przeciąganiem kształtu”, mówi Bush. Zmiana gęstości, przez którą przechodzi obiekt, jest również bardzo istotna w tym przypadku, ponieważ zmiana przejścia przez powietrze w wodę wywiera wpływ.
Bezwładność płynu: Ciało uderzające w wodę walczy z oporem wody lub bezwładnością płynów ciśnienie, które opiera się Twojemu ruchowi, które jest proporcjonalne do prędkości, do kwadratu i gęstości wody”, Bush mówi. Ta koncepcja odgrywa również rolę w pomijaniu kamieni i zdolności niektórych jaszczurek do biegać po wodzie.
Odrzutowiec Worthington: Kiedy upadniesz kula w ciecz tworzy dziurę w wodzie, a woda, która została odsunięta na bok, pędzi z powrotem, aby wypełnić tę dziurę. „Zasadniczo, uderzając w powierzchnię, wypierasz wodę” – mówi Bush. „Zostawiasz jamę za sobą, a to zawalenie się jamy powoduje rozprysk” – mówi Bush.
Pomyśl o nurkach olimpijskich, których celem jest stworzenie najmniejszego rozbryzgu, jaki potrafią. Powodem, w terminologii mechaniki płynów, że tak niesławnie próbują wejść do wody tak prosto w górę iw dół, jak to możliwe, jest wypieranie jak najmniejszej ilości wody.
„Co tak naprawdę jest wskaźnikiem tego, ile siły utrzymujesz podczas uderzenia” – mówi Bush.
Powaga: Im dalej spadasz, tym szybciej podróżujesz po uderzeniu w wodę (zignoruj tutaj koncepcję prędkość graniczna, co w idealnym przypadku nie byłoby na twoim lokalnym basenie).
„Gdy idziesz wyżej, jedziesz szybciej, więc wpływ jest większy” – mówi Bush.
Podsumowując: skoczek z kulami armatnimi przyspiesza w powietrzu, gdy schodzi w dół, aż uderzy w spokojną wodę. Następnie tracą siłę podczas opadania pod powierzchnię; przez ułamki sekundy istnieje nad nimi w wodzie pusta przestrzeń, którą woda naturalnie wdziera się, aby ją wypełnić, prowadząc do pionowego rozbryzgu – i do tych celów najlepiej dużej.
flickr / Loren Kerns
Dlaczego więc kule armatnie?
Skakać za skokiem, mówi Bush, najlepszym sposobem na konsekwentne przemieszczanie największej ilości wody jest kula armatnia. Czemu? Oczywiście fizyka. Skoczek będzie zazwyczaj prezentował najbardziej wyeksponowaną powierzchnię do wody, jednocześnie maksymalizując głębokość zanurzenia w wodzie.
Oczywiście nie wszystkie kule armatnie są sobie równe. Małe dzieci już to wiedzą — im większy sweter, tym większy plusk. Czemu? „Objętość przemieszczona będzie proporcjonalna do twojego rozmiaru” – mówi Bush. Dlatego kula armatnia wykonana przez chudego 8-latka blednie w porównaniu z bezbłędnym technicznie nurkowaniem, powiedzmy, zapaśnika sumo – lub po prostu husky 8-latka.
A co z klapą brzucha lub scyzorykiem?
Zwolennicy brzuch flop bez wątpienia płakać w ogóle z powyższych. Ich udręczone brzuchy pokornie protestują, że płaskie uderzenie jest najbardziej rozpryskową ze wszystkich opcji. Być może mają częściowo rację, mówi Bush, ponieważ klapki na brzuchu stworzą większy poziomy rozprysk niż kula armatnia. „Po prostu dlatego, że w ten sposób maksymalizujesz odsłoniętą [powierzchnię]” – mówi Bush. Ale pionowa trajektoria rozprysku na flopie na brzuchu będzie znacznie niższa niż kula armatnia, mówi Bush, co czyni ją nie idealną do wygrywania zawodów rozpryskowych. – I oczywiście będzie bolało jak diabli.
Chociaż utrzymuje, że kula armatnia jest najbardziej konsekwentnym skokiem, aby wywołać najwięcej rozbryzgów, Bush pozwala, aby scyzoryk oferuje intrygującą kombinację głębokości i wyporności wody, która łączy najlepsze części kuli armatniej i flopa brzucha, prowadząc do rozbryzgu zarówno pionowego, jak i poziomego, gdy jest wykonana prawidłowo.
flickr / Tim Pierce
„Tam masz coś w rodzaju chwiejnego plusku, jest asymetryczny” – mówi Bush. Jedna wyciągnięta noga może stworzyć głębszą jamę niż kula armatnia. Dodaj do tego często nierówny kąt nachylenia nurka w scyzorze (prowadzący do sekwencji uderzenia piętami), a masz kilka innych równań w grze. „Oczywiście, jeśli wejdziesz bokiem, pojawi się rodzaj bocznego rozbryzgu tylko z… twojej poziomej bezwładności odchylającej płyn w formie poziomej”.
Czy prawidłowo wykonany nóż Jack może spowodować większy rozprysk niż kula armatnia? To interesujące naukowo pytanie, mówi Bush, prosząc o dalsze śledztwo z fotografią z dużą prędkością, basenem i chętnym obiektem testów.
„To byłaby fajna rzecz do zrobienia”, mówi.
