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[視頻]打水漂背后的科學:水上行走沒有那么簡單
2016-02-15 16:23:44   來源:威鋒網   評論:0 點擊:

用小石子打水漂可能看起來只是小孩子的無聊消遣,但是其背后的科學已經幫助人們贏得了許多次戰爭。現在,來自猶他州立大學工程學院的研究人員正在對打水漂所涉及的科學知識進行探索,并很有可能應用在海軍、物理和海洋工程等多個領域。雖然這么說會有些奇怪,但是如何讓一個物體在水面上蹦蹦跳跳是一個非常重要的物理分支。

用小石子打水漂可能看起來只是小孩子的無聊消遣,但是其背后的科學已經幫助人們贏得了許多次戰爭。現在,來自猶他州立大學工程學院的研究人員正在對打水漂所涉及的科學知識進行探索,并很有可能應用在海軍、物理和海洋工程等多個領域。雖然這么說會有些奇怪,但是如何讓一個物體在水面上蹦蹦跳跳是一個非常重要的物理分支。

早在 18 世紀,來自英國的海軍上將納爾遜就發現了讓炮彈在水面跳躍能夠增加它的范圍和影響。更出名的是,二戰期間,巴尼斯·沃利斯利用這個原理創造了彈跳式炸.彈,成功摧毀了納粹德國的魯爾水壩。

首先,讓物體在水面上跳躍看起來很簡單,但它實際上是一個非常復雜的過程,它跟物體的形狀、大小、材料、表面紋理、摩擦、流體力學、空氣動力學以及旋轉的相互作用都有關系。這些因素中的任意一個出現變化都可能大大改變物體在水上跳躍的結果。

來自猶他州立大學飛濺實驗室的機械工程助理教授泰德·特拉斯科特在紐波特海軍水下作戰中心和布朗大學的協助下,對這個過程中的一個非常關鍵的因素進行了研究,那就是彈性,或者說是一個物體跟水面接觸之后的形狀變化。

特拉斯科特和他的團隊用高速攝像機記錄了由各種不同的材料制成的球體打水漂的過程。他們發現,一種圓盤狀的扁平狀球體在打水漂時候的表現類似于我們小時候用于打水漂的鵝卵石。據猶他州立大學的研究人員表示,撞擊水面的壓力能夠在有彈性的球體上產生更強的反作用力。

此外,特拉斯科特的研究團隊通過對彈性球體跳躍的研究,不僅更好地了解了物體在水面上跳躍的科學原理,同時還能夠對某一個范圍內的水漂數量進行預測。

研究人員認為,這項研究成果適用于很多方面的應用,比如調整彈性目標讓它擁有更好的表現能力、類似彈跳式炸彈的武器、研究蛇怪蜥蜴等流水動物為什么不會下沉以及打造更好的充氣艇和軟殼船等等。

特拉斯科特說:“這項研究還為我們提供了研究橡皮艇等彈性響應對象的建模方法,每一個對象的彈性影響都不相同,它們跟水面之間相互作用也不同,就像我們看到的那樣,它們跟剛性物體完全不一樣。”

目前,這項研究成果已經發表在《自然通訊》雜志上。

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