Бесконечное преследование детства того, чтобы пропускать камни через тихий водоем включает некоторую довольно хитрую физику — и теперь исследователи развили математическую модель, объясняющую большую часть его. Модель могла помочь инженерам проектировать поверхности крыла самолета, лучше способные избавиться от ледяного наращивания и корпусов лодки, которые могут скользить более гладко через воду.
Ученые пытались распутать физику того, чтобы пропускать в течение многих лет. Они знают то, что происходит, когда камень сначала поражает воду — или когда крошечные ледяные кристаллы ударяют покрытые влажностью крылья самолета — но вещи становятся темными после этого.
Математики Питер Хикс и Франк Смит из Университетского колледжа Лондона работали над формулами для описания столкновений между частицами, дующими на ветру. В конечном счете они поняли, что многие из тех же аспектов тех столкновений могли быть применены к органам, перескакивающим через воду.На основе их более раннего исследования Хикс и Смит построили математическую формулу, предсказывающую результат объектов различного удара масс и форм и затем рикошета из воды в различных скоростях и углах.
В частности модель может вычислить, сумма воды давления проявит на объекте влияния в зависимости от его формы и массы, а также его скорости и угла входа.Сообщая онлайн в этом месяце в Продолжениях Королевского общества A, Хикс и Смит детализируют эти несколько формул, которые они объединили для производства модели. Формулы также включают факторы, такие как длина между ведущими и тянущимися краями объекта и областью контакта между передним краем и водой — фактор, названный «смоченной частью».Независимо от переменных давление остается критическим фактором, объясняет Хикс.
Достаточно давления, оказанного против переднего края объекта влияния и камня или ледяного кристалла, оживится назад в воздух. Модель «позволяет нам смотреть на движение органа через жидкость и предсказывать может ли орган оживиться», говорит Хикс. «Существуют отдельные взаимодействия, которые Вы видите с каждым сильным ударом, когда Вы пытаетесь пропустить камень через озеро», добавляет он, «несмотря на то, что в моем случае камень неизменно снижается без следа».Модель может также помочь проектировщикам лодки, потому что те же принципы относились к тому, чтобы пропускать, может использоваться для улучшения лифта и стабильности судов, путешествующих через воду, а также комфорт их пассажиров, говорит примененный математик Александр Коробкин из университета Восточной Англии в Норидже, Великобритания, Но понимание физики становится критически важным в случае вынужденной посадки от самолета в воде, он говорит, когда пилот должен применить надлежащий угол нападения для максимизации возможностей выживания самолета.
Бумага, Коробкин говорит, «пролила некоторый важный свет в сложный и не хорошо понятое явление».