Чтобы добиться максимального числа отскоков от поверхности, легкий камень должен быть практически плоским. Но если использовать более увесистый снаряд, то лучше, если он будет более округлой формы, напоминающей картофель.
Бросание камня в воду так, чтобы тот несколько раз отскочил от ее поверхности – или просто «блинчики» – развлечение древнее и весьма уважаемое. Оно известно как минимум со времен Древнего Рима, а сегодня считается почти полноценным видом спорта, в рамках которого проходят чемпионаты, действуют ассоциации, даже фиксируются рекорды. Текущий рекорд был установлен в 2013 г. и составляет 88 отскоков.
Интуитивно кажется, что максимального числа «блинчиков» можно добиться, если использовать как можно более легкий и плоский камень и бросать его, сильно закрутив, параллельно поверхности воды. Однако новая работа британских математиков Райана Палмера (Ryan Palmer) и Фрэнка Смита (Frank Smith) показала, что все может быть далеко не так просто. Их статья опубликована в свежем номере журнала Proceedings of the Royal Society A.
Вообще-то работа Палмера и Смита посвящена куда более серьезным вопросам, нежели «блинчики», – прежде всего, соударению ледяных частиц с тонким слоем влаги на крыле летящего самолета. Чтобы лучше понять этот процесс, ученые представили его в виде математической модели, которая оценивает отскакивание двухмерных твердых тел от жидкости в зависимости от их массы и формы.
Расчеты продемонстрировали, что легкие объекты действительно отскакивают тем лучше, чем более плоская и гладкая у них поверхность. Но вот если использовать нечто более массивное, то лучше выбирать камень изогнутой формы, ближе к форме картофеля или манго. Взаимодействие таких объектов с водой сверхэластично, они «вдавливают» жидкость эфективнее и глубже, сильнее деформируя ее поверхность и испытывая более сильное давление в ответ.
В результате большая часть горизонтально направленного импульса превращается в вертикальный, позволяя камню двигаться дальше, а не уходить в воду моментально. Если такому увесистому камню придать достаточную скорость, то теоретически он может отскочить множество раз. Но вот если он будет недостаточно изогнут снизу, то первое же соударение с поверхностью жидкости наверняка станет для него и последним.