хочу все знать

[avva]

А вот почему плоский камень скачет по воде, если его правильно запустить? Как это объяснить физически?

(плюс тот же вопрос про круглое ядро из пушки)

Comments

[spamsink.livejournal.com]

Google "skipping stone physics" and feel lucky.

[avva.livejournal.com]

Я вообще-то умею пользоваться Гуглем и знаю английский язык. Если я все же спрашиваю, то наверное потому, что не нашел удовлетворяющего меня простого объяснения и/или думаю, что если кто-то может его написать, это будет интересно не только мне. Если ты знаешь - расскажи; если неинтересно - не читай.

Подъемная сила

[pargentum.livejournal.com]

На самом деле, скачут не только круглые камни, если хорошо напрактиковаться, можно заставить прыгать камень практически произвольной формы.

Когда предмет входит в воду, за счет горизонтальной скорости образуется подъемная сила (давление воды на нижнюю часть предмета выше давления воздуха на верхнюю). Если угол входа правильный (горизонтальная скорость большая, а вертикальная маленькая), этой подъемной силы достаточно, чтобы погасить вертикальную скорость и немного взлететь.

[spamsink.livejournal.com]

Так почему бы тогда сразу не указать на ссылку и не сказать "это читал, но здесь очень сложно"?

Я сам в физике профан. Если кто расскажет в стиле "физика без формул", прочитаю с интересом.

Re: Подъемная сила

[(Anonymous)]

еще есть один нюанс. камень должен вращаться. тогда вращательный момент сохранит ориентацию камня и следующее падение камень совершит на ту же поверхность. это необходимо для множественного подпригивания... устойчивостх задачи, в физ-мат смысле.

Re: Подъемная сила

[(Anonymous)]

http://physicsworld.com/cws/article/print/24090

[ipain.livejournal.com]

вы сами понимаете почему после этого вашего коммента хочется материться, или надо обьяснять?

[larisaka.livejournal.com]

Интересно, а чемпион мира, знает, почему камешек скачет?

http://www.youtube.com/watch?v=WMwS0vkdDes
Что вытворяет, а? 50 раз камешек пропрыгал. Пишут про мужика, что всего восемь лет назад начал этим видом спорта заниматься. "It is a remarkable achievement for a man who only took up the sport eight years ago while walking his dog Bear"

[a-bronx.livejournal.com]

Обычное глиссирование. Форма может быть любой, лишь бы передняя часть "днища" имела необходимый угол атаки и скорость была достаточной. Или нужно более детально?

Re: Подъемная сила

[avva.livejournal.com]

Проблема в том, что вот это мне совсем непонятно:

"The conservation of momentum dictates that as the stone enters the water and pushes some of it downwards, the stone is, in turn, forced upwards. This force is equal to the hydrodynamic pressure on the stone multiplied by its area, which, using dimensional analysis, can be shown to scales as ρU2S, where ρ is the density of the water, U is the stone's velocity and S is its cross-sectional area. Assuming that this force is balanced against the weight of the stone Mg, where M is its mass and g is the acceleration due to gravity, there exists a minimum velocity - of the order of a few kilometres per hour - above which the stone will bounce."

Непонятно, например, при чем тут сохранение импульса, какая сила толкает камень вверх, почему она может зависеть от скорости камня, и как эту зависимость объяснить хотя бы "на пальцах", и почему ядро из пушки может прыгать, не будучи вообще плоским и таким образом обладая минимальной площадью соприкасания с водой (не говоря уж о том, что плоский камень, наверное, тоже не абсолютно точно ориентирован параллельно плоскости воды?).

Т.е. мне хотелось бы объяснения (если это возможно), а не успокаивающих слов в духе "все нормально, физики это понимают", которые дает эта статья.

Re: Подъемная сила

[a-bronx.livejournal.com]

Вращаться не обязательно - достаточно лишь того, чтобы при каждом соприкосновении форма подводной части (в основном носовой части) и скорость были достаточны для выхода на глиссирование. Если скорость в избытке, камень получит избыточный импульс и вылетит из воды.

[avva.livejournal.com]

Нужно. Объясните кому-то, кто не знает слова "глиссирование" - я, например, не знаю. Почему вообще играет роль скорость? Откуда образуется сила, толкающая камень вверх, с самой элементарной точки зрения?

[avva.livejournal.com]

Ужас просто.

[amigofriend.livejournal.com]

По-моему, это когда в кофе кладут побольше мороженого, вплоть до того что кофе становится холодным, но всё равно вкусным...

[spamsink.livejournal.com]

Попробуйте.

[a-bronx.livejournal.com]

По самой простой (но неточной) аналогии: представьте, что молекулы проносящейся под камнем воды - это поток пуль. И вот камень начинает входить своим круглым боком в этот поток. Так как поверхность наклонена под углом к потоку, пули будут отлетать вниз. Соответственно, по закону сохранения импульса, камень будет стремиться отлететь вверх (подъёмная сила) и назад (сила сопротивления).

Импульс - это масса умноженная на скорость (или сила умноженная на время). Чем выше скорость - тем больше импульс. И тем больше сила, действующая на камень за то же время. Если сила становится выше силы тяжести - камень вылетает из воды.

[febrarri.livejournal.com]

Если плоский камень запустить параллельно плоскости глади воды, то под действием силы тяжести траектория его движения будет меняться по параболе и в момент соприкосновения с жидкостью большая плоскость камня обеспечит следующее: масса камня будет распределена на его поверхность и именно с таким весом он будет давить на огромную плоскость, например, реки, выталкивающая сила изменит направление движения (вектор скорости) камня, он будет как бы отскакивать от воды, когда скорость снизится настолько, что он не сможет с первоначального импульса (силы броска) продолжать самостоятельное движение, то он всем весом обрушится на воду и затонет согласно закону Всемирного тяготения, поскольку его плотность больше, чем плотность воды (если меньше, то он как буйек останется на поверхности). Если камень не плоский, то из-за сопротивления воздуха он будет пролетит более короткий путь, а при первом (или втором) соприкосновении с гладью воды будет давить на нее точкой, а не всей своей гладкой поверхностью (то же самое легко понять, если вспомнить как лежать с расставленными руками на море: масса человеческого тела распределяется на все занимаемое пространство, а поскольку плотность человеческого организма меньше, чем соленой воды, то фик утонешь, нужно просто расслабиться и распрямить тело). Физики могут поправить, если я что-то наглючил, поскольку физику я последний раз читал семь лет назад.

[(Anonymous)]

"...непонятно, например, при чем тут сохранение импульса, какая сила толкает камень вверх, почему она может зависеть от скорости камня, и как эту зависимость объяснить хотя бы "на пальцах"..."

Сохранение импульса (точнее, вертикальной компоненты импульса) здесь вот при чем. При столкновении с водой "по касательной" тело толкает массы воды вниз. В соотвествии с законом сохранения вертикальной компоненты импульса для замкнутой системы "вода + тело", если массы воды начали двигаться вниз, то толкнувшее их тело должно приобрести компоненту импульса, направленную вверх. Изменение вертикальной компоненты импульса тела \Delta P (пользуюсь нотацией LaTeX) за промежуток времени \Delta t с точки зрения элементарной школьной механики означает, что со стороны воды на тело действует подъемная сила F=\Delta P/\Delta t. Эта сила представляет собой добавку к силе Архимеда и называется гидродинамической силой, зависящей от угла входа тела в жидкость (угла атаки). При правильно выбранном угле атаки сумма силы Архимеда и гидродинамической силы может превысить силу тяжести, вследствие чего камень выпрыгнет из воды.

Это ответ "на пальцах" на первые два вопроса, заданных Вами (при чем тут сохранение импульса и какая сила толкает камень вверх). Что касается зависимости гидродинамической силы от угла атаки, то для объяснения этой зависимости вряд ли возможно подобрать простой образ - сам термин "зависимость" предполает объяснение функциональной зависимости гидродинамической силы от угла, что требует рисования формул. Это тоже можно сделать, но вряд ли получится наглядно (под "наглядностью" в данном случае подразумеваю "понятность" рассуждений без привлечения матаппарата для человека с нефизическим университетским образованием). Сам имею опыт написания популярных статей по физике (для Соросовского образовательного журанала - был такой научно-популярный журнал для учителей средних школ старшеклассников...), так что делаю утверждение о сложности популяризации обсуждаемого явления не на пустом месте. Хотя попытаться - можно...

Данный уровень наглядности удовлетворителен или идем дальше вглубь явления?

OVK

[lidial.livejournal.com]

там много от истории до законов физики и правил "как надо"

http://elementy.ru/lib/430318?page_design=print

отличная забавка :)

[akor168.livejournal.com]

Простите, а вы предыдущие серии читали?

[spamsink.livejournal.com]

Предыдущие серии чего?

[akor168.livejournal.com]

Постов в данном журнале из серии "Хочу все знать".

[spamsink.livejournal.com]

Да, и в них обычно отражено, что уже известно, и на каком уровне хочется узнать интересующее.

Кстати, ответ анонима и ответ на него. Найдите десять различий.

[ex-vkuskov.livejournal.com]

Поверхностное натяжение.

[akor168.livejournal.com]

Ключевой вопрос: кому известно. На любой вопрос, кто-то в этом мире знает ответ. И что дальше.

Например, до вашего коммента, я бы даже не знал, по какой английской фразе искать.