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 От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
В Олдувайском ущелье на севере Танзании ученые обнаружили скелет слона возрастом 1,78 миллиона лет, а рядом с ним — необычные для того времени каменные орудия. Авторы нового исследования полагают, что им удалось найти древнейшее место разделки гигантской добычи.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
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