Инженеры из университета штата Юта, вдохновившись обыкновенными игрушками для воды, объяснили, почему упругие эластичные сферы лучше отталкиваются водой, чем более жесткие. Работа авторов была опубликована в журнале Nature Communications.

Авторы работы проводили эксперименты с упругими сферами различной жесткости. Они кидали сферы в емкости с водой и снимали этот процесс на скоростную видеокамеру. Все сферы имели одинаковый размер и бросались под одним и тем же углом.

Просмотрев видео на замедленной скорости, ученые увидели, что упругие сферы при контакте с водной поверхностью деформируются, приобретая форму диска, которая чем-то напоминает форму камней на побережье. Изучив эту форму, авторы работы предположили, что деформированная упругая сфера повышает свою «прыгучесть» двумя способами.

Изображение: Jesse Belden et al / Nature Communications, 2016

На изображении показано, как происходит деформация сферы при контакте с водной поверхностью и влияние водной поверхности на дискообразную форму сферы. Цветом выделены области деформации сферы. На изображении f показано изменение угла отталкивания сферы водой под влиянием волн.

Во-первых, дискообразная форма имеет большую площадь контакта с водой, что позволяет ей лучше отталкиваться от поверхности. Во-вторых, эластичность сферы позволяет ей совершать следующий прыжок под гораздо большим углом, в отличие от более твердых сфер. Изменение угла прыжка происходит под действием появившихся при контакте воды со сферой волн.

На проведение данного эксперимента ученые вдохновились обычными детскими водными игрушками. Результаты работы, по мнению ученых, могут быть применены в повседневной жизни, например, при создании надувных лодок или водных лыж, где упругость материала может играть важную роль. Также, как отмечают авторы, работу можно использовать для улучшения самих детских водных игрушек.

Автор: Кристина Уласович