走到河边或湖边,你会不会随手捡起一块石头打水漂,但石头却跳不起来?怎样才能打一个漂亮的水漂呢?科学家们帮你想出了办法。
大神的打水漂纪录
打水漂看起来是一个小游戏,却早已成为一项体育赛事。许多地方每年都会举办打水漂锦标赛,打水漂大神们会齐聚水边,比拼谁扔的石头跳得远或跳的次数多。
许多人打出几个水漂都会兴奋不已,而根据吉尼斯世界纪录,目前打水漂最远的距离是121.8米,弹跳次数最多的有88次。
石头为何能在水面跳跃多次?
水推着石头跳
打水漂时,石头会以一定速度飞向水面,并因重力下落,和石头接触的水会获得和石头相同的速度,这部分水的速度就比下方的水速度快,两部分速度不同的水之间存在压强差,这会给石头一个向上的升力,当升力大于石头的重力时,石头就会产生向上的速度而跃起,随后再次落入水中,就产生了跳跃的效果。
石头能凭借自身能量重复这一过程,但每次跳跃都会损耗一部分能量,速度也会降低,跳跃多次后就再也跳不起来了,最后落入水中。
科学家的打水漂秘诀
科学家通过计算和试验,找出了几个能让石头蹦更多次的秘诀。
首先选择较轻且更圆、更扁的石头,这种石头和水的接触面积较大,就像冲浪板一样,能充分接受来自水面的升力;让石头倾斜着入水,20度倾斜是打水漂的“梦幻夹角”,这个角度的石头和水面接触时间最短,能量损耗最少;扔石头时还要转动手腕,让石头像陀螺一样旋转着飞出,这样它在运动时会更稳定;最后扔石头时要使出浑身力气,让石头获得尽可能大的初始能量,这样弹跳次数才会多。
自动打水漂机
当人们在勤奋练习打水漂技能时,美国工程师马克·罗伯设计制作了自动打水漂机,通过反复调整测试石头入水角度、飞行路径、石头大小和厚度等,让机器获得打水漂的最佳参数,并最终让机器打出了能弹跳60次的水漂。
罗伯测试出的参数和科学家研究出的几乎相同。
用炸弹和航天器打水漂
打水漂这个看似简单的小游戏其实早就应用在了军事、航空中。
第二次世界大战期间,英国军队计划炸毁德国鲁尔河上的水坝,然而水坝非常坚固,且有士兵日夜驻守,轰炸机根本无法接近,河中还设置了防鱼雷网阻挡鱼雷的进攻。面对这些阻碍,一位英国工程师设计了一种圆筒形的弹跳炸弹,其能像打水漂那样在水面弹跳,最终轻松越过了防鱼雷网,命中水坝。
一些航天器返回地球时,也会像打水漂那样,在大气层边缘弹跳几次减速后再进入大气层,以免直接穿越大气产生的高温对航天器及宇航员造成威胁。
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