如何正确地打水漂?

英国科学家巴恩斯-威利斯发明了弹跳炸弹,研究人员受其启发,叙述了石块、玩具,甚至是炮弹在水面上弹跳这种行为背后的复杂物理学原理。

早在18世纪,海军炮手就把弹跳的炮弹作为一种军事策略,在击沉敌船的过程中排除发射角是变量的限制。美国犹他州杨百翰大学的塔德-特拉斯科特教授及其同事们说:“二战期间,巴恩斯-威利斯通过他的弹跳炸弹,重新利用了变量减少军事优势。为了破坏德国大坝,炮弹通过在水面上弹跳来避开水下的防鱼雷网。”

他们在《今日物理》上写道,随着玩具球的出现,打水漂已经变得更容易驾驭,获得多次弹跳也变得更简单。研究人员说:“这些球是用弹性塑料制成的,它们具有很高的顺从性或称易变形的能力,为打水漂现象带来了一些非常有趣的改变。”但是通过横向抛出并转动手腕,在数千年间老老少少的人们向水面抛石块,希望让石块尽可能多地在水面上弹跳。据《吉尼斯世界纪录》显示,打水漂的世界纪录是88次弹跳,这个纪录是今年由美国人库尔特-斯坦纳创下的。

特拉斯科特表示,这项技术取决于投掷者选择的投掷物体的角度,碟形石块最理想的投掷角度是接近于20°。不过投掷的物体越沉重,投掷角度就应该越小。他说:“球体比碟形物体更难打水漂。事实上以前的研究显示,投掷角度的上限是18°。因此对钢制炮弹而言,只有当投掷角度小于7°时,才能产生弹跳。”一种选择性方法涉及到让圆石头产生很大的回旋,这样就能驱使它在进入水下后改变运行方向,开始向上运行,并钻出水面。特拉斯科特说:“这种方法不会产生很多次弹跳,尽管如此,它仍令人印象深刻。为了达到目的,你向水面扔出石块的角度必须比扔出碟形石块的角度更大。”