打水漂似乎只是童年你的回憶，但是背后的科學(xué)卻幫助人類贏下了不止一次戰(zhàn)爭?，F(xiàn)在來自猶他州立大學(xué)的研究者們正在揭示關(guān)于打水漂更多的知識，它們將應(yīng)用在海軍，航海和海洋工程上。
雖然聽起來有點奇怪，但是如何在水面上跳躍確實是一個門重要的物理學(xué)科。在18世紀(jì)，英國海軍上將納爾遜發(fā)現(xiàn)讓炮彈在水面跳躍可以增加射程和傷害。更加著名的案例是在二戰(zhàn)中，1943年Barnes Wallis利用這個原理創(chuàng)造了“水上漂”炸彈，這種秘密武器摧毀了納粹德國魯爾區(qū)的水壩。
首先，在水面跳躍看起來很簡單，實際上這跟物體的形狀、大小、材質(zhì)、表面紋理、摩擦力、流體力學(xué)、氣體力學(xué)和轉(zhuǎn)速都有著非常復(fù)雜的關(guān)系。其中任何一個因素的變化都會徹底影響其他因素。猶他州立大學(xué)的機(jī)械工程助理教授Tadd Truscott在紐波特海軍水下作戰(zhàn)中心和布朗大學(xué)的幫助下，研究者這個方程中的關(guān)鍵因素：彈性，或者說是物體撞擊水面后如何變形。
Truscott的實驗看起來像是玩游戲，但是實驗背后，他的團(tuán)隊卻在接受美國海軍的資助。他的工作可以幫助充氣艇和其他軟殼船只更加安全，或者為了娛樂目的，可以改進(jìn)水面玩具的設(shè)計。
Truscott和他的團(tuán)隊在水箱中用不同材料制成的球體打水漂，并且用高速攝像頭記錄下結(jié)果。他們發(fā)現(xiàn)盤狀有彈性的球體在實驗中的表現(xiàn)最像我們小時候整天在水邊尋找的扁平鵝卵石。根據(jù)猶他州立大學(xué)的介紹，撞擊水面的壓力在有彈性的球體上會比無彈性的石頭產(chǎn)出更大的舉升力。除此之外，通過研究彈性球體是如何跳躍的，團(tuán)隊不僅更好理解了水漂背后的物理原理，而且能夠預(yù)測在一段距離內(nèi)能夠打幾個水漂。
研究者們在研究的基礎(chǔ)上提出了一系列應(yīng)用，包括讓彈性球體獲得更高性能，類似水漂炸彈的武器，理解蛇怪蜥蜴如何在水面行走，以及充氣艇和其他軟殼船只等。
Truscott說：“研究同樣幫助我們深刻理解了類似橡皮艇，魚雷，滑水板以及滑水橇這類與水面互動且會產(chǎn)生彈性響應(yīng)的物體的建模方法。這些物體的彈性會影響它們跟水面互動的方式，也正如我們所展示的一樣，它們會產(chǎn)生跟剛性物體截然不同的反應(yīng)?！?/p>
他們的研究發(fā)表在《自然》雜志上。
