Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики раскрыли, как сделать огромные брызги при прыжках в воду
Особый угол входа в воду и точное время раскрытия тела под водой нужны прыгунам, чтобы создавать максимально большие и высокие всплески. Эти маневры позволили лучше всего сформироваться и «схлопнуться» воздушной полости, которая и выталкивает воду вверх.
Прыжки в воду — популярное развлечение и вид спорта. В то время как олимпийские прыгуны стремятся к минимальным брызгам, другая дисциплина, известная как ману-джампинг, преследует противоположную цель: создать как можно больший всплеск. Родом из Новой Зеландии, от народа маори, ману-джампинг — это не только игра, но и часть культуры и соревновательный вид спорта, где побеждает тот, чей всплеск выше и шире. Действующий рекорд — всплеск высотой более 10 метров.
Несмотря на кажущуюся простоту, создание идеального «ману» — наука. Всплеск, который видят зрители, называется всплеском Уортингтона. Он возникает после того, как тело прыгуна пробивает поверхность воды и создает воздушную полость. Именно коллапс этой полости выталкивает мощную струю воды вверх. Мастерство прыгуна заключается в том, чтобы максимально усилить этот эффект.
Понимание физики входа тел в воду имеет значение не только для спорта, но и для морской инженерии, биомеханики и робототехники. Например, это помогает проектировать более эффективные корабли или подводных роботов. До сих пор большинство исследований было сосредоточено на минимизации брызг, а не на их увеличении.
Группа гидродинамиков решила исследовать физику ману-джампинга. Результаты их работы опубликованы в журнале Interface Focus.
Ученые проанализировали 75 видеороликов с прыжками ману на ютьюбе, чтобы понять технику спортсменов. Они заметили, что прыгуны входили в воду ягодицами вперед, согнувшись в V-образную позу.
Сразу после погружения они резко разгибали тело, как бы откатываясь назад и отталкиваясь ногами. Это движение расширяло воздушную полость под водой. Затем полость «схлопывалась» — отсоединялась от тела и коллапсировала, выталкивая струю воды вверх. Все это происходило за доли секунды.
Исследователи измерили, что медианный V-образный угол входа прыгунов в воду составляет около 46 градусов. Чтобы проверить значение этого угла, в лаборатории создали напечатанные на 3D-принтере V-образные снаряды с разными углами и сбрасывали их в аквариум. Оказалось, что угол в 45 градусов действительно производил самые быстрые и высокие всплески. Углы больше 45 градусов повышали риск травмы от удара спиной о воду. Любопытно, что прыгуны интуитивно и путем проб и ошибок приблизились к оптимальному углу.
Далее ученые построили робота «Манубота», который имитировал движения человеческого тела при прыжке ману, включая переход из V-образной формы в прямую под водой. Это позволило изучить оптимальное время для разгибания тела. Например, для человека ростом примерно 170 сантиметров, прыгающего с метровой высоты, раскрытие тела в промежутке от 0,26 до 0,3 секунды после касания воды приводило к самым большим брызгам.
Слишком раннее или слишком позднее раскрытие уменьшало размер всплеска. Оптимальное время раскрытия тела синхронизировало передачу потенциальной энергии робота на формирование полости, производя самые сильные и вертикальные всплески Уортингтона.
В результате анализа выяснилось, что угол в 45 градусов при входе в воду уравновешивал большой размер создаваемой полости и достаточную глубину ее «отрыва» от тела. Раскрытие тела в определенное временное окно (для безразмерного времени раскрытия от 1,1 до 1,5) синхронизировало потенциальную энергию робота так, что она максимально эффективно передавалась на формирование полости, создавая идеальный вертикальный всплеск.
Конечно, человеческое тело гораздо сложнее любой модели. Такие факторы, как распределение веса, гибкость и анатомические особенности, вносят нюансы, которые пока не могут учесть 3D-снаряды и «Манубот». Тем не менее исследование показало, что создание идеального всплеска ману — не удача, а результат точно рассчитанной последовательности движений в воздухе и под водой. Это сочетание интуиции и физики.
Telegram 
Дзен 
VK В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
Ученые предложили новый способ оценки текущего темпа экспансии Вселенной с помощью едва уловимиого космического гравитационного «гула» от слияний неразличимых компактных объектов. Объединив данные наблюдений наземных интерферометров и статистику не выявленных сигналов, астрофизики получили уточненные ограничения параметра, вокруг которого разгорается один из самых острых споров в современной космологии.
Разное отношение домашних животных к хозяевам давно стало предметом споров, обсуждений и шуток. Ученые из Венгрии показали, что собаки демонстрируют по отношению к человеку уровень альтруизма, сходный с детским, тогда как кошки ищут в партнерстве с человеком прежде всего свою выгоду.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
В мире оказалось гораздо больше диких пчел, чем кто-либо мог предположить. Ученые впервые оценили, сколько видов пчел существует на Земле, и обнаружили, что показатель превышает 26 тысяч — примерно на четверть больше, чем считалось.
Разное отношение домашних животных к хозяевам давно стало предметом споров, обсуждений и шуток. Ученые из Венгрии показали, что собаки демонстрируют по отношению к человеку уровень альтруизма, сходный с детским, тогда как кошки ищут в партнерстве с человеком прежде всего свою выгоду.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии