В фильме "И грянул шторм" есть интересный эпизод. Там спасательная команда на небольшом катере, который имеет весьма посредственную защиту от зачерпывания воды бортом, пронизывают волну насквозь и тем самым спасают жизнь и себе, и людям, которых они подобрали в море.
Есть и другой фильм про шторм, который называется "Идеальный шторм". Там команда рыбаков под командованием Джорджа Клуни делает то же самое ,что и герои выше обозначенного фильма. Но если в первый раз у них это дело получилось, то в следующий раз лодку переворачивает, а команда погибает.
Возникает разумный вопрос, можно ли с точки зрения физики повторить показанные в кино приемы и действительно ли можно пронзить волну насквозь. Для того, чтобы понять это, следует хотя бы примерно ориентироваться в том, какие факторы влияют на плавающее тело.
Самый важный закон, который описывает плавание тел - это закон Архимеда. Разобраться в нем не сложно. Он, в конечном итоге, говорит, что тело плавает, если плотности жидкости и самого тела равны и тело всплывает, если его плотность больше, тем плотность окружающей жидкости.
Но поскольку в фильмах мы уже имеем дело с плавающими телами, или полноценными кораблями, говорить об их способности к плаванию уже не нужно. Они по определению плавают.
Тогда идём дальше и вспоминаем, что такое волна. В простой форме - это колебания упругой среды. В данном случае воды. Волна характеризуется амплитудой и длиной волны. В общем-то, этих знаний сейчас достаточно. Также мы знаем, что тело может качаться на волнах, или на гребне волны тело будет также плавать по закону Архимеда, как и у подножия волны.
Ещё есть такая штука, как поверхностное натяжение жидкости. Оно обозначает, что верхний слой жидкости имеет более высокую "прочность" и его сложнее пробить, нежели слой под водой. Экспериментов на этот счёт предостаточно и в тех опытах, где заставляют плавать лезвие от ножа для бумаги как раз-таки и используют эффект поверхностного натяжения.
Теперь остается разобраться, возможно ли вообще пробить гребень волны насквозь?
С физической точки зрения, если, скажем, в волну стрельнуть из пистолета, то пуля действительно пройдет её на вылет. Но только в том случае, если кинетическая энергия пули не будет погашена полностью внутренним трением внутри волны. Скажем, если волна километровая, то пуля в ней погасится и утонет. Казалось бы, остается только оценить длину волны и в голове сопоставить её с энергия, которой обладает ваша лодка и пример с пулей применим и к лодке. Опасность только в том, что энергия лодки кончится раньше, чем она пронзит волну.
Но если мы постараемся повторить этот фокус на плавсредстве, то есть ряд значимых отличий от пули. Тот самый закон Архимеда может сыграть злую шутку. Лодка вместо того, чтобы пронзить гребень подобно пули, начнет всплывать по волне вверх. Ведь она имеет куда более широкую поверхность, чем пуля, да и плавает изначально. Значит, и при взаимодействии она может повторить поведение лыжника на трамплине, а не пули от пистолета.
Собственно говоря, именно так и получилось в второй роковой попытке пробить волну в фильме "Идеальный шторм". Первый раз такой фокус у ребят получился, а вот дальше что-то пошло не так.
Для того, чтобы лодка не всплыла по волне в верх, следует набрать максимально возможную кинетическую энергию и добиться того, чтобы вектор её силы оказался чуть ли не перпендикулярен поверхности гребня волны. Тогда лодка встретит волну как стену и пронзит её насквозь. Не скажутся ни силы поверхностного натяжения, так как воздействие практически перпендикулярное, ни способность тела всплывать. Но сложность здесь в том, что взять такой угол и распознать волну, пригодную для пронизывания, сможет только опытный капитан, который ощущает лодку и физику её движения, как свои руки или ноги.
Вердикт получается такой: Продемонстрированная в обоих фильмах ситуация вполне возможна с физической точки зрения, но упирается в мастерство капитана и умение предугадать как поведение лодки на волнах, так и подходящие характеристики самой волны. Лодка должна идти строго перпендикулярно самой волне и иметь достаточную энергию, чтобы проскочить волну. Кроме того, внутри толщи воды гребной винт будет также работать и иметь такую же эффективность, как и на поверхности.
В фильме "И грянул шторм" капитан успешно проскочил волну. В "Идеальном шторме" первый раз они смогли это сделать, а вот во второй лодка в итоге всплыла по волне и в результате перевернулась.
Часто возникает вопрос и что будет с самой лодкой, после таких кульбитов? Тут всё довольно просто. Ничего не будет. Технически это не столь сильное нагружение. При выходе из волны на борту лодки окажется некоторое количество воды, но не критичное с точки зрения её способности к плаванию. Зато вот всё, что "к полу не привернуто" смоет в море. Вспомните, какие у вас ощущения, если вы ныряете в воду. Порой даже штаны может смыть.
Подписывайтесь на наш канал на ютубе ;)