Se uma criança pula em um piscina e não há ninguém por perto para ver, faz barulho? Claro que sim. O respingo é a recompensa do salto. As crianças não correriam ao redor da piscina, recuando cada vez mais para conseguir e praticar isso perfeito pular se cada entrada fosse recebida com uma flacidez gole. Os saltadores de piscina em todos os lugares vivem para a erupção da água. Essa é a emoção, cara. E a bala de canhão é o rei para conjurar o melhor respingo à beira da piscina.
Você já se perguntou por quê? Bem, às vezes é preciso um professor do MIT para explicar coisas que todos nós aprendemos aos cinco anos de idade, então John Bush, um professor de matemática aplicada no MIT e um autodescrito dinamista de fluidos, demorou a fazer o que provavelmente era importante e coisas intelectualmente produtivas para explicar por que balas de canhão são - e isso parece um termo técnico - tão espalhafatosas, bem como como fazer o melhor 1.
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Primeiro, uma lição. Existem quatro conceitos mecânicos primários interagindo entre si sempre que você observa alguém pular na piscina: gravidade, arrasto de forma, inércia de fluidos e, no que diz respeito a balas de canhão, o Worthington jato.
Arraste do formulário: “Quando um objeto grande se move através de um fluido, você obtém uma resistência, que é chamada de arrasto de forma”, diz Bush. A mudança nas densidades pelas quais um objeto está passando é altamente relevante neste caso, também, pois a mudança da passagem do ar para a água cria impacto.
Inércia de fluido: O corpo que bate na água está combatendo a resistência da água, ou sua inércia do fluido. “Você basicamente obtém um pressão que resiste ao seu movimento, que é proporcional à sua velocidade, ao quadrado, e à densidade da água ”, Bush diz. Este conceito também desempenha um papel importante no salto de pedras e na capacidade de certos lagartos de correr através da água.
Worthington Jet: Quando você cair uma esfera em um líquido ele cria um buraco na água, e a água que foi empurrada para o lado corre de volta para preencher aquele buraco. “Basicamente, ao atingir a superfície, você está deslocando água”, diz Bush. “Você deixa uma cavidade para trás e é o colapso da cavidade que causa o respingo”, diz Bush.
Pense nos altos mergulhadores olímpicos, cujo objetivo é criar o menor splash possível. A razão, na terminologia da mecânica dos fluidos, que eles tão infameamente tentam entrar na água o mais direto possível para cima e para baixo é deslocar o mínimo de água possível.
“O que é realmente um indicador de quanta força você está sustentando durante o impacto”, disse Bush.
Gravidade: Quanto mais longe você cair, mais rápido estará viajando quando bater na água (desconsidere aqui o conceito de velocidade terminal, que idealmente não vai estar em jogo na sua piscina local).
“Conforme você sobe, você está indo mais rápido, então o impacto é maior”, diz Bush.
Portanto, em resumo: um saltador de balas de canhão acelera no ar à medida que desce até atingir a água plácida. Eles então perdem força enquanto despencam abaixo da superfície; por frações de segundo, existe um espaço oco acima deles na água, que a água naturalmente corre para encher, levando a um respingo vertical - e para esses propósitos, idealmente um grande.
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Então, por que balas de canhão?
Salto após salto, Bush diz, sua melhor aposta para deslocar consistentemente o máximo de água é a bala de canhão. Porque? Física, é claro. O saltador normalmente apresentará a superfície da área mais exposta à água ao mesmo tempo em que maximiza a profundidade de descida na água.
Claro, nem todas as balas de canhão são criadas iguais. As crianças já sabem disso - quanto maior o pulador, maior o respingo. Porque? “O volume deslocado será proporcional ao seu tamanho”, diz Bush. É por isso que uma bala de canhão executada por uma criança magricela de 8 anos empalidece em comparação a um mergulho tecnicamente perfeito de, digamos, um lutador de sumô - ou apenas uma criança robusta de 8 anos.
Que tal um Belly Flop ou Jackknife?
Defensores do barriga caída sem dúvida chore por todas as opções acima. Suas barrigas torturadas protestam humildemente que um impacto plano é a opção mais espalhafatosa. Eles podem estar parcialmente certos, diz Bush, porque os pulos de barriga criarão um jato horizontal maior do que a bala de canhão. “Simplesmente porque você maximiza a área [de superfície] exposta dessa forma”, diz Bush. Mas a trajetória vertical do splash do ventre será muito mais baixa do que a bala de canhão, diz Bush, o que não o torna ideal para vencer competições de splash. "E, é claro, vai doer como o inferno."
Enquanto ele afirma que a bala de canhão é o salto mais consistente para criar o maior respingo, Bush permite que o canivete oferece uma combinação intrigante de profundidade e deslocamento de água que combinam as melhores partes da bala de canhão e da barriga flop, levando ao respingo vertical e horizontal quando feito corretamente.
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“Lá você obtém uma espécie de respingo instável, é assimétrico”, diz Bush. A única perna estendida pode criar uma cavidade mais profunda do que uma bala de canhão. Adicione a isso o ângulo frequentemente desequilibrado do mergulhador em um canivete (levando a uma sequência de impacto de calcanhar-bunda), e você tem algumas outras equações em jogo. “Claro, se você entrar de lado, haverá uma espécie de respingo lateral apenas de... sua inércia horizontal desviando o fluido em uma forma horizontal.”
Um canivete executado corretamente poderia causar um respingo maior do que uma bala de canhão? É uma questão cientificamente interessante, diz Bush, implorando por mais investigações com fotografia de alta velocidade, uma piscina e um objeto de teste voluntário.
“Isso seria uma coisa divertida de fazer”, diz ele.
