Если ребенок прыгает в бассейн и нет никого вокруг, чтобы это увидеть, это произвело фурор? Конечно, есть. Всплеск - награда за прыжок. Дети не будут бегать вокруг бассейна, отступая все дальше и дальше, чтобы понять и практиковать это. идеально прыгать, если каждый вход был встречен вялым глоток. Прыгуны в бассейне повсюду живут ради извержения воды. Это кайф, человек. А пушечное ядро - король для создания лучших брызг у бассейна.
Вы когда-нибудь задумывались, почему? Ну, иногда профессору Массачусетского технологического института нужно объяснить то, что мы все узнаем к пяти годам, так что Джон Буш, профессор прикладной математики в Массачусетском технологическом институте и специалист по гидродинамике, назвавший себя гидродинамикой, не спешили заниматься тем, что, вероятно, было чем-то важным и интеллектуально продуктивные вещи, чтобы объяснить, почему пушечные ядра - и это похоже на технический термин - такие яркие, а также о том, как сделать лучшее один.
flickr / Jlhopgood
Во-первых, урок. Есть четыре основных механических концепции, которые взаимодействуют друг с другом всякий раз, когда вы наблюдаете, как кто-то прыгает. в бассейне: гравитация, сопротивление формы, инерция жидкости и, что касается пушечных ядер, Worthington струя.
Перетаскивание формы: «Когда большой объект движется через жидкость, вы получаете сопротивление, которое называется сопротивлением формы», - говорит Буш. Изменение плотности, через которое проходит объект, очень важно и в этом случае, так как изменение перехода через воздух в воду создает удар.
Инерция жидкости: Тело, ударяющееся о воду, борется с сопротивлением воды или ее жидкой инерцией. «По сути, вы получаете давление, которое препятствует вашему движению, которое пропорционально вашей скорости в квадрате и плотности воды », - сказал Буш. говорит. Эта концепция также играет роль в пропуске камней и в способности некоторых ящериц прыгать по камням. бегать по воде.
Уортингтон Джет: Когда ты падаешь сфера в жидкость он создает отверстие в воде, и вода, которая была отодвинута в сторону, затем устремляется обратно, чтобы заполнить это отверстие. «По сути, ударяясь о поверхность, вы вытесняете воду», - говорит Буш. «Вы оставляете полость, и всплеск вызывает ее схлопывание», - говорит Буш.
Подумайте об олимпийских хай-дайверах, цель которых - создать как можно меньший всплеск. По терминологии механики жидкости, причина того, что они так печально пытаются войти в воду как можно прямо вверх и вниз, заключается в том, чтобы вытеснить как можно меньше воды.
«Это действительно показатель того, какую силу вы испытываете во время удара», - говорит Буш.
Сила тяжести: Чем дальше вы падаете, тем быстрее вы путешествуете, когда попадаете в воду (не учитывайте здесь концепцию предельная скорость, который в идеале не будет играть роль в вашем местном бассейне).
«Чем выше вы поднимаетесь, тем быстрее вы набираете скорость, - говорит Буш.
Итак, вкратце: прыгуны с пушечным ядром ускоряются по воздуху при спуске, пока не упадут в спокойную воду. Затем они теряют силу при падении под поверхность; на доли секунды над ними в воде существует полое пространство, которое вода естественным образом устремляется, чтобы заполнить, что приводит к вертикальному всплеску - и для этих целей в идеале - большому.
flickr / Лорен Кернс
Итак, почему пушечные ядра?
Прыжок за прыжком, говорит Буш, лучший способ постоянно вытеснять больше воды - это пушечное ядро. Почему? Конечно, физика. Прыгун обычно представляет собой наиболее открытую для воды поверхность, одновременно увеличивая глубину спуска в воду.
Конечно, не все ядра одинаковы. Маленькие дети это уже знают - чем больше джемпер, тем больше брызги. Почему? «Вытесняемый объем будет пропорционален вашему размеру», - говорит Буш. Вот почему пушечное ядро, выпущенное тощим 8-летним ребенком, будет бледнеть по сравнению с технически безупречным прыжком, скажем, борцом сумо - или просто хриплым 8-летним ребенком.
А как насчет живота или складного ножа?
Защитники живот шлепок без сомнения крикнуть фол на все вышеперечисленное. Их измученные животы смиренно протестуют, что плоский удар - самый яркий из всех возможных вариантов. По словам Буша, они могут быть частично правы, потому что шлепки создают более крупную горизонтальную струю, чем ядро. «Просто потому, что таким образом вы максимально увеличиваете открытую [поверхность] площадь», - говорит Буш. Но, по словам Буша, вертикальная траектория всплеска у флопа будет намного ниже, чем у пушечного ядра, что делает его не идеальным для победы в соревнованиях по всплеску. «И, конечно, будет чертовски больно».
Хотя он утверждает, что пушечное ядро - это самый последовательный прыжок для создания наибольшего всплеска, Буш допускает, что складной нож предлагает интригующую комбинацию глубины и смещения воды, которая объединяет лучшие части пушечного ядра и флопа, приводя к как вертикальному, так и горизонтальному всплеску, если все сделано правильно.
flickr / Тим Пирс
«Вот и получается какой-то шаткий всплеск, он асимметричный», - говорит Буш. Одна вытянутая нога могла создать более глубокую полость, чем пушечное ядро. Добавьте к этому часто нестандартный угол наклона ныряльщика в складном ноже (приводящий к последовательности ударов пяткой и задницей), и вы получите еще несколько других уравнений. «Конечно, если вы пойдете боком, будет что-то вроде бокового всплеска только от... вашей горизонтальной инерции, отклоняющей жидкость в горизонтальной форме».
Может ли правильно сделанный складной нож создать более сильный всплеск, чем пушечное ядро? По словам Буша, это интересный с научной точки зрения вопрос, требуя дальнейшего исследования с помощью высокоскоростной фотографии, бассейна и добровольного испытуемого.
«Было бы весело сделать это», - говорит он.
