打水漂是人類最古老的遊戲之一,據推測從石器時代就開始了,如何將水漂打得既多又遠,一直是人們感興趣的問題。最近,法國科學家經過研究,揭開了打水漂的奧祕。
馬賽大學失去平衡現象研究所的克里斯托弗·克蘭尼特和他的兩位同事製作了一個“打水漂機”,實際上就是個機械化彈弓,用來發射不同大小的鋁製飛碟。科學家向一個水池發射飛碟,同時用高速攝像機將飛碟在水面彈跳的過程拍下來———飛碟接觸水面的時間通常不到百分之一秒。
在試驗中,研究人員改變了飛碟的直徑、厚度、速度以及入水角度和旋轉等因素,經過反覆嘗試,他們終於發現了打水漂的奧祕:關鍵在於角度。如果石塊入水的角度大於45度,它根本彈不起來,會直接沉入水中;當石塊與水面的夾角爲20度時,它在水面上彈跳的次數最多,“這就是打水漂的黃金角度”。克蘭尼特補充說,旋轉的石塊要比不旋轉的彈跳次數更多,因爲旋轉可以使石塊更穩定,並減少消耗的動能。水漂的數量還與石塊的速度成正比,直徑5釐米的鋁片以20度夾角接觸水面時,速度必須達到每秒2.5米以上,否則就會落水。而扁平、圓形的石塊則是打水漂最理想的材料。這項有趣的發現發表在最新一期《自然》雜誌上。
以前也有學者研究過打水漂的理論,但他們的結論都是建立在推理而不是實驗的基礎上。克蘭尼特說:“打水漂機幫我們揭開了這種彈跳現象的物理真諦。”美國的麥金尼克島至今還要舉辦一年一度的打水漂大賽,這項遊戲的紀錄是傑丹·科爾曼1992年創造的,當時他用一個圓石片打了38個水漂。
失去平衡現象研究所專門研究日常生活中一些不引人注意的稀奇古怪的問題,例如倒酒時瓶子發出的“汩汩”聲有什麼規律,水龍頭滴下的水滴彙集成水流時是個什麼過程。現在克蘭尼特正與同事研究怎樣能夠沏出一杯“完美的茶”以及板球運動中的物理學。
克蘭尼特的打水漂實驗有着十分重要的實際意義。當航天器從空氣稀薄的太空重返地球、進入“濃密的”大氣層時,它的運動方式就與打水漂有幾分類似,也有一個在大氣中“彈跳”的過程。因此打水漂實驗將幫助物理學家更準確地模仿航天器回收過程,提高回收的成功率。
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