Se necesita un movimiento perfecto de la muñeca y solo el ángulo correcto para obtener una piedra en forma de disco que salte varias veces sobre la superficie del agua. Entonces, ¿por qué es tan fácil obtener un rendimiento tan impresionante de omisión de agua de un elástico?pelota con solo un lanzamiento mediocre?
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Utah dicen que tienen algunas respuestas que pueden ofrecer una nueva visión de la física del impacto del agua, un área importante de estudio en aplicaciones navales e ingeniería marítima y oceánica.
En colaboración con científicos del Centro Naval de Guerra Submarina en Newport, Rhode Island y la Universidad de Brown, el Profesor Asistente de Ingeniería Mecánica Tadd Truscott y sus asociados en el Laboratorio Splash de la USU han descifrado la física de cómo las esferas elásticas rebotan en el agua más fácilmente que rígidasTruscott y sus colaboradores publicaron sus hallazgos en la última edición de Comunicaciones de la naturaleza - una revista interdisciplinaria de acceso abierto en línea.
El equipo utiliza cámaras de alta velocidad para capturar imágenes de esferas elásticas que rebotan en tanques de agua en un laboratorio. Descubrieron que las esferas elásticas saltan a lo largo de la superficie del agua al deformarse en una geometría ideal similar a un disco que se parece a una piedra que uno podría encontrarcerca de la costa. Debido a la forma deformada de la esfera, el agua ejerce una mayor fuerza de elevación sobre esferas elásticas que las piedras.
El estudio de Truscott no solo revela la física de cómo las esferas elásticas interactúan con el agua, sino que también predice cuántos saltos ocurrirán. Además, el equipo descubrió que las esferas elásticas pueden rebotar en la superficie del agua desde ángulos de impacto mucho más altos en comparación con las esferas rígidas- Una gran pista de por qué estos objetos elásticos son mucho más fáciles de omitir.
Saltar objetos a lo largo de la superficie del agua tiene una amplia gama de aplicaciones, desde simples juguetes acuáticos hasta operaciones navales como la bomba Wallis de la era de la Segunda Guerra Mundial o la locomoción de lagartija basilisco que camina sobre el agua.
La configuración de Truscott puede parecer diversión y juegos, pero detrás de escena él y su equipo están llevando a cabo una investigación altamente técnica con fondos de la Marina de los EE. UU. Su trabajo podría ayudar a que los botes inflables y otros buques de casco blando sean más seguros para los pasajeros y, enUna nota más lúdica, mejorar el diseño de los juguetes de agua.
Uno de esos juguetes, la Water Bouncing Ball o Waboba para abreviar, fue la inspiración para este estudio.
"Nuestro enfoque fue juguetón al principio", dijo Truscott. "Mi hijo y mi sobrino querían ver el impacto de las esferas elásticas en cámara lenta, por lo que también fue parte de la motivación inicial. Simplemente nos preguntamos por qué estos juguetes se saltan así".bueno. En general, siempre he encontrado que la curiosidad infantil a menudo conduce a un descubrimiento profundo ".
Los hallazgos de Truscott tienen varias aplicaciones. No solo explican la física de las bolas que rebotan en el agua, sino que también establecen un marco para que los diseñadores sintonicen objetos elásticos para un mejor rendimiento.
"El estudio también proporciona información sobre métodos para modelar objetos que interactúan con la superficie del agua y tienen respuestas elásticas a la superficie como botes de goma, tubos, tablas de wakeboard y esquís acuáticos", dijo Truscott. "La elasticidad de cada uno de estos objetos afectala manera en que interactúan con la superficie del agua que, como hemos demostrado, puede diferir dramáticamente de los objetos rígidos ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Utah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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