UNS Marine Spielzeug mit Physik Springbälle

DENVER – Ein Spielzeug-Ball, der springt auf dem Wasser viel leichter als die beste überspringen Stein die Inspiration für eine Linie der Forschung ist, die die Aufmerksamkeit der US Navy.

Der Waboba (benannt nach seiner Beschreibung, das "Wasser springenden Ball") ist ein Tennis-Ball Größe-Spielzeug, die an Land, sondern springt wie ein Weltmeister in einem See, Meer oder Pool hüpfen kann nicht. Brigham Young University Physiker Tadd Truscott bemerkte zuerst das Spielzeug während des Einkaufs mit seinem Sohn bei einem Discounter.

"Wir waren wie,"Oh, wir müssen versuchen,"" Truscott sagte Reportern hier Dienstag (4. März) in der März-Sitzung von der American Physical Society. [Video: sehen Sie den Wasser-Bouncing Ball]

Der Ball war wie in der Werbung überspringen so leicht über das Wasser, das es manchmal aussieht, wie es läuft. Für Physiker, die nächste natürliche Frage ist: wie? Truscott wird jetzt, teilweise durch die US Navy Hochschulinitiative Labor, diese Frage zu beantworten finanziert.

Überspringen von Steinen und springenden Bällen

Wie viele Menschen genießen Truscott und sein Sohn versuchen, Felsen über glatte Wasser zu überspringen. Die Physik des Rock-skipping ist ziemlich einfach zu erklären: Sie benötigen einen flachen Felsen mit der perfekten Rotation geworfen. Diese Rotation verleiht dem Stein Stabilität, ermöglicht es, das Wasser im richtigen Winkel getroffen – 20 Grad für die maximal mögliche überspringt. Der Rekord im Guinness-Buch der Rekorde für die meisten überspringt wurde im Jahr 2007 von Pennsylvania Mann Russell Byars, festgelegt, die ein Stein eine atemberaubende 51 Mal übersprungen.

Die meisten Menschen können überspringen einen Stein nur ein paar Mal Truscott sagte, und ein paar erreichen 10 oder so. Aber die Waboba braucht viel Geschick aus der Gleichung macht es einfach, 30 oder 40 springt ohne viel Übung zu bekommen. Truscott vergleicht sie mit eine leistungssteigernde Droge für das überspringen.

Um herauszufinden, warum der Ball so leicht springt Truscott und seine Kollegen High-Speed-Kameras und erschossen die Kugeln aus Kartoffel Geschütze, die eine Länge von Rohr und ein Platzen der Luft verwenden, um ein Projektil zu treiben. Sie fanden, dass der Schlüssel in den Ball Elastizität. Trifft die Kugel auf die Wasseroberfläche, verformt es, Abflachung wie ein Pfannkuchen. Die Veränderung der Form vergrößert die Oberfläche der Kugel, Erhöhung der Auftriebskraft um den Faktor vier, die es aus dem Wasser Hohlraum, die es schafft antreibt, wie es die Oberfläche trifft. [Siehe Bilder von den Wasser-Bouncing Ball]

In der Tat, sagte dieser Hohlraum gebildet durch die Kugel Formen der Ball bewegt sich langsamer, Truscott, wodurch wenig Wasser Hang, ähnlich wie eine Sprungschanze, die der Ball auf seinen Aufstieg nutzen können.

Die Elastizität des Balls bedeutet, dass der Werfer nicht zu befürchten, die Drehung, als sie mit dem Stein würden. Musst du noch die richtige Geschwindigkeit und Winkel für einen Bounce Truscott sagte, aber auch ein "wirklich schlampiger" Wurf bekommt beeindruckende Ergebnisse. Anstelle von einem Winkel von 20 Grad kann die Waboba das Wasser bei bis zu 40 Grad und noch Bounce, schlagen, sagte er.

Militärische Spielzeug

Die Frage des Wasser-bouncing balls ist nicht rein akademischen — oder rein Spaß. In der Marinegeschichte gibt es einige Beispiele der Geschosse, die über Wasser anstatt Reisen durch sie oder über es überspringen. Zum Beispiel in den 1800er Jahren Truscott sagte: Segler würde Kanonenkugeln zu überspringen, das Wasser, anstatt lobbing sie hoch durch die Luft Winkel. Diese überspringen Kanonenkugeln benötigt weniger Präzision, einen Hit zu machen und sich auf den Decks, feindlichen Segler abschlagen und brechen Masten bounce tendenziell.

In den 1940er Jahren entwickelten die Briten Wallis springende Bombe, eine Oberfläche Torpedo, die aus einem Flugzeug gefallen und ausgelassen über die Oberfläche eines Sees gegen Staudämme, die sonst durch Unterwasser Torpedonetze geschützt werden. Das Programm wurde aber erfolgreich, verletzt zwei Stauseen im Ruhrgebiet Deutschlands im Jahr 1943 nur selten verwendet.

Truscott sank, sagen genau was der US-Marine hofft, um aus seinem hüpfenden Ball-Forschung, aber sagte, dass der militärische Zweig interessiert sind, wie Elastizität Bewegung im Wasser beeinflusst. Schiffe, sind zum Beispiel elastischer als Menschen erkennen. Das Projekt ist in der Regel nützlich für immer ein Objekt von einem Ort zum anderen ohne alle Informationen die Sie benötigen zur Berechnung der Höhe erforderlich, um es an der richtigen Stelle landen, sagte Truscott.

Die Forscher haben nun begonnen Gebäude ihre eigenen Woboba-wie Kugeln mit Beschleunigungssensoren eingebettete besser Studie ihre Bewegung, wie sie überspringen. Bisher haben sie nur die ersten Bounce studiert, aber sie sind nun am Anfang, die Kugeln in 150-Fuß-langen (45 Meter) Panzer zu sehen, was passiert, über mehrere Sprünge zu überspringen.