倫敦大學(xué)學(xué)院 | 研究人員推導(dǎo)出一個方程來描述石頭如何掠過水面
指南者留學(xué)
2023-01-14 19:08:25
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<p>這個數(shù)學(xué)模型發(fā)表在《英國皇家學(xué)會學(xué)報A》上,它綜合考慮了石頭可能的形狀和重量、投擲的不同速度和方向,以及石頭撞擊時水的動量和壓力。 它能預(yù)測一塊石頭能脫離水面多長時間、多遠(yuǎn)、多高。</p>
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<p>來自倫敦大學(xué)學(xué)院和布里斯托爾大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn),更平坦的石頭更擅長飛得更遠(yuǎn),但更大“更胖”的石頭會引起水面的“超彈性”反應(yīng),彈得更高。</p>
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<p>布里斯托爾大學(xué)的首席作者瑞恩·帕爾默博士說:“我們的研究表明,撇魚的質(zhì)量和形狀決定了它是成功地跳出水面還是沉入水中。” 它還揭示了這兩個特征之間的關(guān)系,更彎曲的底部使更重的物體能夠掠過,否則如果它們更平,就會下沉。 ”</p>
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<p>這些發(fā)現(xiàn)有多種用途,包括為在水體上降落的飛機建造起落架的工程師,他們需要能夠準(zhǔn)確預(yù)測他們的設(shè)計在著陸時的表現(xiàn)。</p>
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<p>研究報告的合著者、倫敦大學(xué)學(xué)院數(shù)學(xué)系的弗蘭克·史密斯教授說:“嚴(yán)格來說,并沒有什么最優(yōu)體型:這取決于你追求的是什么,此外還有很多因素,比如體重、傾斜度、投擲速度、對風(fēng)和水的反應(yīng)等等。” 然而,有曲線的身體通常表現(xiàn)更好,體重也很重要。 傳統(tǒng)上,在跳石比賽中,更喜歡扁圓的,但更重的曲線型也可以做得很好。 ”</p>
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<p>研究小組發(fā)現(xiàn),被投擲的石頭的質(zhì)量和它底部碰到水的弧度之間存在著重要的關(guān)系,這影響了它反彈到空中的高度和距離。</p>
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<p>當(dāng)石頭第一次落到水面上時,水壓就會隨著石頭進入水面而增加。 如果壓力足夠大,角度合適,石頭就會跳出來,如果壓力不夠大,石頭就會沉到水面以下。</p>
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<p>隨著拋起的物體越來越大、越來越重,它需要一個彎曲的底部來積聚足夠的壓力離開水面。 然而,即使是底面足夠圓的大石頭,在以適當(dāng)?shù)乃俣群徒嵌韧稊S時,也會引起明顯的反彈。</p>
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<p>其他潛在的應(yīng)用包括確保飛機在飛越云層時可以脫落冰粒,以防止在其外部積聚,該模型可以幫助預(yù)測。</p>
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<p>史密斯教授補充說:“這項研究對空中、陸地和海上交通工具都很重要。 例如,在云層上,大量的冰粒撞擊飛機表面的融水,然后向下游掠過。 撇脂傳遞熱量。 這和所有伴隨的冰的形成以一種危險的,有時是災(zāi)難性的方式影響空氣動力學(xué)。</p>
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<p>“對跳石的甜蜜應(yīng)用只是嚴(yán)肅事物的副產(chǎn)品。 貫穿始終的物理原理基本相同。 當(dāng)然,還有自然的好奇心、樂趣和知名度。 ”</p>
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<p>這項研究是由工程和物理科學(xué)研究委員會和英國航空tex公司資助的。</p>
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<p><span>注:本文由院校官方新聞直譯,僅供參考,不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</span></p>
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