Большинство людей обрадуются и трем отскокам от воды, поэтому результат, равный восьмидесяти восьми, кажется недостижимым и даже фантастическим. Однако физика, лежащая в основе этого процесса, говорит о том, что это более чем возможно. Здесь очень важно учитывать два основных фактора: скорость камня и его траекторию.
Снаряд должен лететь быстро и обладать достаточной инерцией для продолжения движения после соприкосновения с водой. Еще важно, чтобы он был немного приподнят в передней своей части. Кроме того, камень должен вращаться, поэтому перед броском его нужно придержать указательным пальцем за дальний край. Это придает снаряду устойчивость.
При столкновении камня с водой, ее поверхность отталкивает его вверх, но при ударе теряется некоторая часть энергии, что приводит к замедлению движения. По мере снижения скорости камня, его удары о воду учащаются, а высота подпрыгиваний уменьшается. Таким образом, чтобы максимально увеличить количество подскоков и приблизиться к мировому рекорду, нужно осуществить несколько действий, преодолевающих влияющие на камень силы. Снаряд должен быть плоским и легким, чтобы сила отрыва от воды у него была больше собственной массы. В противном случае он просто утонет.
Правильный хват камня
В 2004 году в журнале «Nature» была опубликована статья, посвященная отскакивающим от воды камням. Хоть это и кажется поначалу шуткой. Её авторы выяснили, что оптимальный угол запуска снаряда составляет 20 градусов по отношению к поверхности воды. Он позволяет добиться наибольшего числа подпрыгиваний и минимизирует количество потерянной энергии.
Компьютерные симуляции говорят о том, что мировой рекорд может быть гораздо выше нынешнего, но установить соответствующее достижение весьма непросто. Почему? Попробуйте закрутить камень, бросить его очень сильно, да еще и под нужным углом к поверхности воды. Но и это ещё не все. Чтобы добиться желаемого результата, нужно подобрать идеальный снаряд. Те камни, которые предлагает нам природа, либо не очень плоские, либо тяжелее, чем надо, либо обладают ещё какими-то дефектами.
Покадровая съемка. В качестве модели камня использовался алюминиевый диск (радиус R = 2,5 см, толщина e = 2,75 мм, скорость U = 3,5 мс -1 , угловая скорость Ω = 65 оборотов с −1 , угол атаки α = 20° и угол траектории β = 20°)
Кроме того, исследования говорит, что запуская по воде блинчики, вообще лучше всего использовать не камни, а мягкие предметы, немного деформирующееся при ударе о воду. Например, резиновый мяч.
Надо отметить, что большинство физических моделей склонны к упрощениям. Они пренебрегают такими факторами, как ветер и волны, которые могут помешать превзойти рекорд в 88 подскоков. В общем, очень многое говорит о том, что установить новый рекорд будет гораздо легче в идеальных условиях. Было бы ещё надежнее, если бы исполнителем броска была какая-то машина, отличающаяся математической точностью движений.
Физика подпрыгивающего по поверхности воды камня нашла несколько применений в реальном мире. Здесь особо хочется отметить спускаемый аппарат космического корабля «Орион», который совершил посадку в декабре 2022 года. Капсула перед входом в атмосферу несколько раз «подпрыгнула» по «поверхности» газовой оболочки планеты. Это было не очень похоже на взаимодействие камня-голыша и водной глади, но траектория рукотворного объекта и в самом деле менялась.
Такой прием позволил совершить точную посадку в намеченной точке, замедлить скорость спускаемого аппарата и уменьшить нагрев при прохождении сквозь плотные слои атмосферы. На подобный маневр были способны и «Аполлоны», но применить его во время их полетов НАСА не решалось.