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 Обычно тихоходки довольно уязвимы и погибают при температуре выше 37 °C, но в состоянии анабиоза могут выжить при гораздо более суровых условиях. Как выяснили ученые, в обезвоженном состоянии тело тихоходок хуже проводит тепло, что защищает их от перегрева.
Ученые Высшей школы экономики и Университета Хайфы выяснили, что отношение людей к цифровым госуслугам, алгоритмам и системам на основе искусственного интеллекта зависит не только от скорости и удобства сервисов, но и от эмоций, которые они вызывают: доверия, тревоги, раздражения или чувства справедливости. По мнению авторов, именно эмоциональная реакция граждан все чаще определяет, будут ли люди доверять цифровому государству и пользоваться его сервисами.
Законы средневекового Китая требовали хоронить умерших строго в земле, однако жители прибрежных провинций массово нарушали этот запрет, сжигая тела или перекладывая кости в урны. Анализ останков из провинции Фуцзянь показал, что причинами стали не только буддийские традиции, но еще бедность и нехватка земли.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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