Недавно мы рассказали, сколько сил действует на доску серфера. Сегодня разберемся, почему люди не падают с вейкборда и водных лыж – ну, когда уже научились не падать.
Как унизить гравитацию
В физическом мире любое действие встречает равное по силе противодействие – об этом нам говорит третий закон Ньютона. Давишь на что-то – оно давит в ответ.
Предметы – например, вейкборд и морская вода – отталкиваются, потому что их частицы, электроны, оказываются так близко, что пытаются занять место друг друга. Это невозможно, поэтому возникает отталкивающая сила.
Но будем идти по порядку. Когда вейкбордист лежит в воде, ожидая как его потянет за собой катер, основные действующие силы всего две – гравитация, которая тянет его под воду, и плавучесть или сила Архимеда, которая выталкивает его из воды.
В этот момент силы уравновешены: плавучесть достаточно компенсирует гравитацию, чтобы человек полностью не тонул, ведь вода под ним плотнее, чем он сам вместе с доской. Но если встать на доску, центр тяжести окажется над водой, баланс нарушится и гравитация окажется сильнее – человек медленно опустится в воду, пока силы вновь не уравновесятся.
Ситуация меняется, когда катер дает газ, веревка натягивается и начинает тащить вейкбордиста за собой. Здесь начинается другая борьба: плавучести и трения воды, которое сопротивляется движению доски или водных лыж.
Баланс нарушается – вейкборд начинает толкать воду вперед и вниз, та – толкает его назад и вверх, а гравитация на этом фоне оказывается так слаба, что ей остается только наблюдать.
Теперь все зависит от наклона вейкборда к воде. Допустим, 90 градусов – это вейкборд перпендикулярен плоскости воды, а 0 градусов – это когда доска параллельна воде. Чтобы доска меньше тормозила об воду, угол надо уменьшить – для этого вейкбордист встает на доску, чтобы та стала почти параллельна воде (но не совсем, чтобы нос не погрузился). В среднем это 10 градусов.
Когда скорость катера становится постоянной (и выше как минимум 1,3 метра в секунду, чтобы компенсировать гравитацию), а на доску или лыжи получилось встать, наступает новое равновесие – трение воды и плавучесть компенсируют друг друга так, что доска буквально скользит по поверхности воды.
Где-то там, конечно, остается гравитация, которая хочет всех потопить, но ее уже никто не слушает.
Сила веревки
В вейкбординге и водных лыжах все и всегда зависит от натяжения веревки – ведь именно напряжение внутри веревки, нежелание ее молекул разорвать связи друг с другом толкает вас вперед.
Натяжение напрямую зависит от того, сколько силы действует на веревку: именно поэтому за нее надо просто держаться расслабленными руками, а не тянуть со всей силы на себя, так как в противном случае та в лучших традициях законов Ньютона начнет тянуть ваши руки в ответ, и вот вы уже падаете головой вперед.
А когда вы отпускаете веревку, равновесие пропадает — трение воды становится слишком сильным, плавучесть перестает компенсировать гравитацию, и вот вы уже медленно погружаетесь в воду.
…чтобы через пару минут встать на вейк или лыжи снова.