Корабли, самолеты и «блинчики»: Крылья и камни
Универсальное развлечение в любой стране, в любую историческую эпоху и для любых возрастов — «блинчики», бросание плоских камней в воду так, чтобы те сделали как можно больше прыжков по ее поверхности. Физические механизмы этой игры оказались весьма изощренными, и лишь сегодня ученые пытаются создать ее теоретическую модель. Не из ребячества: модель эта позволит самолетам и кораблям будущего противостоять ударам мелких льдинок, двигаясь быстрее и безопасней.
Самый простой для ученых — первый удар «блинчика» о воду, и первый удар крохотной льдинки по мокрой поверхности корпуса судна или крыла самолета. Но дальнейшее поведение камня (или льдинки) предсказать пока невозможно. Лондонские математики Питер Хикс (Peter Hicks) и Фрэнк Смит (Frank Smith) решили поработать над моделью, описывающей все сложные процессы столкновения частиц, которые несет ветер — они-то и обнаружили, что многие ее аспекты с тем же успехом применимы и к игре в «блинчики».
Они сумели получить формулу, которая предсказывает поведение объектов различной массы и формы, ударяющих по воде и отскакивающих от ее поверхности на разных скоростях и под разными углами. Самое главное — модель позволяет оценить давление, которое окажет ударяющее тело в зависимости от скорости, массы, формы и угла падения, и показать условия, при которых оно не продолжит ударяться о поверхность, а будет успешно отражено обратно — отскочит и больше не вернется.
Теперь понятно, сколь ценной может оказаться такая модель при проектировке и морских судов, и самолетов, которым то и дело приходится принимать многочисленные удары мелких тел — например, льдинок в северных морях или высоко в воздухе.
Читайте также о том, как наука объяснила одну из древнейших и самых пугающих тайн моря: «Физика мертвой воды».
По публикации ScienceNOW
