走到河邊或湖邊,你會不會隨手撿起一塊石頭打水漂,但石頭卻跳不起來?怎樣才能打一個漂亮的水漂呢?科學家們幫你想出了辦法。
(資料圖)
大神的打水漂紀錄
打水漂看起來是一個小游戲,卻早已成為一項體育賽事。許多地方每年都會舉辦打水漂錦標賽,打水漂大神們會齊聚水邊,比拼誰扔的石頭跳得遠或跳的次數(shù)多。
許多人打出幾個水漂都會興奮不已,而根據(jù)吉尼斯世界紀錄,目前打水漂最遠的距離是米,彈跳次數(shù)最多的有88次。
石頭為何能在水面跳躍多次?
水推著石頭跳
打水漂時,石頭會以一定速度飛向水面,并因重力下落,和石頭接觸的水會獲得和石頭相同的速度,這部分水的速度就比下方的水速度快,兩部分速度不同的水之間存在壓強差,這會給石頭一個向上的升力,當升力大于石頭的重力時,石頭就會產(chǎn)生向上的速度而躍起,隨后再次落入水中,就產(chǎn)生了跳躍的效果。
石頭能憑借自身能量重復這一過程,但每次跳躍都會損耗一部分能量,速度也會降低,跳躍多次后就再也跳不起來了,最后落入水中。
科學家的打水漂秘訣
科學家通過計算和試驗,找出了幾個能讓石頭蹦更多次的秘訣。
首先選擇較輕且更圓、更扁的石頭,這種石頭和水的接觸面積較大,就像沖浪板一樣,能充分接受來自水面的升力;讓石頭傾斜著入水,20度傾斜是打水漂的“夢幻夾角”,這個角度的石頭和水面接觸時間最短,能量損耗最少;扔石頭時還要轉動手腕,讓石頭像陀螺一樣旋轉著飛出,這樣它在運動時會更穩(wěn)定;最后扔石頭時要使出渾身力氣,讓石頭獲得盡可能大的初始能量,這樣彈跳次數(shù)才會多。
自動打水漂機
當人們在勤奮練習打水漂技能時,美國工程師馬克·羅伯設計制作了自動打水漂機,通過反復調(diào)整測試石頭入水角度、飛行路徑、石頭大小和厚度等,讓機器獲得打水漂的最佳參數(shù),并最終讓機器打出了能彈跳60次的水漂。
羅伯測試出的參數(shù)和科學家研究出的幾乎相同。
用炸彈和航天器打水漂
打水漂這個看似簡單的小游戲其實早就應用在了軍事、航空中。
第二次世界大戰(zhàn)期間,英國軍隊計劃炸毀德國魯爾河上的水壩,然而水壩非常堅固,且有士兵日夜駐守,轟炸機根本無法接近,河中還設置了防魚雷網(wǎng)阻擋魚雷的進攻。面對這些阻礙,一位英國工程師設計了一種圓筒形的彈跳炸彈,其能像打水漂那樣在水面彈跳,最終輕松越過了防魚雷網(wǎng),命中水壩。
一些航天器返回地球時,也會像打水漂那樣,在大氣層邊緣彈跳幾次減速后再進入大氣層,以免直接穿越大氣產(chǎn)生的高溫對航天器及宇航員造成威脅。
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