Запускание камешков по воде или «пускание блинчиков» - это, оказывается, довольно серьезный вид спорта, имеющий массу поклонников во всем мире. Мировой рекорд составляет 88 отскоков. Но, по мнению французских ученых (странно, что не британских), это далеко не лучший из возможных показателей, а об остальных людях, имеющих ещё более низкие результаты, и говорить не приходится. Расчеты показывают, что при желании и должном уровне мастерства камушек на воде может подпрыгнуть пару сотен раз.
Большинство людей обрадуются и трем отскокам от воды, поэтому результат, равный восьмидесяти восьми, кажется недостижимым и даже фантастическим. Однако физика, лежащая в основе этого процесса, говорит о том, что это более чем возможно. Здесь очень важно учитывать два основных фактора: скорость камня и его траекторию.
Снаряд должен лететь быстро и обладать достаточной инерцией для продолжения движения после соприкосновения с водой. Еще важно, чтобы он был немного приподнят в передней своей части. Кроме того, камень должен вращаться, поэтому перед броском его нужно придержать указательным пальцем за дальний край. Это придает снаряду устойчивость.
При столкновении камня с водой, ее поверхность отталкивает его вверх, но при ударе теряется некоторая часть энергии, что приводит к замедлению движения. По мере снижения скорости камня, его удары о воду учащаются, а высота подпрыгиваний уменьшается. Таким образом, чтобы максимально увеличить количество подскоков и приблизиться к мировому рекорду, нужно осуществить несколько действий, преодолевающих влияющие на камень силы. Снаряд должен быть плоским и легким, чтобы сила отрыва от воды у него была больше собственной массы. В противном случае он просто утонет.
В 2004 году в журнале «Nature» была опубликована статья, посвященная отскакивающим от воды камням. Хоть это и кажется поначалу шуткой. Её авторы выяснили, что оптимальный угол запуска снаряда составляет 20 градусов по отношению к поверхности воды. Он позволяет добиться наибольшего числа подпрыгиваний и минимизирует количество потерянной энергии.
Компьютерные симуляции говорят о том, что мировой рекорд может быть гораздо выше нынешнего, но установить соответствующее достижение весьма непросто. Почему? Попробуйте закрутить камень, бросить его очень сильно, да еще и под нужным углом к поверхности воды. Но и это ещё не все. Чтобы добиться желаемого результата, нужно подобрать идеальный снаряд. Те камни, которые предлагает нам природа, либо не очень плоские, либо тяжелее, чем надо, либо обладают ещё какими-то дефектами.
Кроме того, исследования говорит, что запуская по воде блинчики, вообще лучше всего использовать не камни, а мягкие предметы, немного деформирующееся при ударе о воду. Например, резиновый мяч.
Надо отметить, что большинство физических моделей склонны к упрощениям. Они пренебрегают такими факторами, как ветер и волны, которые могут помешать превзойти рекорд в 88 подскоков. В общем, очень многое говорит о том, что установить новый рекорд будет гораздо легче в идеальных условиях. Было бы ещё надежнее, если бы исполнителем броска была какая-то машина, отличающаяся математической точностью движений.
Физика подпрыгивающего по поверхности воды камня нашла несколько применений в реальном мире. Здесь особо хочется отметить спускаемый аппарат космического корабля «Орион», который совершил посадку в декабре 2022 года. Капсула перед входом в атмосферу несколько раз «подпрыгнула» по «поверхности» газовой оболочки планеты. Это было не очень похоже на взаимодействие камня-голыша и водной глади, но траектория рукотворного объекта и в самом деле менялась.
Такой прием позволил совершить точную посадку в намеченной точке, замедлить скорость спускаемого аппарата и уменьшить нагрев при прохождении сквозь плотные слои атмосферы. На подобный маневр были способны и «Аполлоны», но применить его во время их полетов НАСА не решалось.