小时候,无论是海边还是小水塘,总有一帮孩子在比着打水漂。有的人可以打很远,而有的人的石头一下就沉到了水里。怎样才能让石头不沉入水里呢?
打水漂是一种在河边或海边很常见的一项游戏或体育运动,和随便扔一个石头直接掉进水里不同,我们常常会对石头的形状进行选择,并且扔出去的角度以及手法力度都会对石头最后的‘漂多少下、漂多远’有着极大的影响。
从宏观表现上看,打水漂其实和往地面上扔一个篮球没有很大的差别,产生的结果都是扔出去的物体会跳一阵子才停下来。从物理上考虑扔篮球的情况,扔出去的篮球做平抛运动,与地面发生碰撞,使篮球向下的速度反向,继续做斜上抛运动,类比到打水漂,也就是说,在石头与水面接触的一小段时间内,发生了使石头速度产生向上的速度的事件。
定性的分析石头与水面接触的情况,如图所示。石头以一定的速度飞向水面,与石头直接接触的一部分液体在粘滞性的作用下在短时间内获得与石头相同的速度,相比于下层未直接接触的液体,上层运动速度快,根据伯努利原理,流速大的地方压强小,下层液体压强大于上层液体,产生向上的压力,该压力在足够大的情况下能使石头向下的速度减为零并反向加速,产生向上的速度,离开水面做斜上抛运动,以上便是产生一个水漂的定性解释。
明显的,只有尽可能减小石头自身重力,增加其浮力即压强差产生的压力,石头才能漂的更远,因此打水漂时要选取尽可能扁平的小石头来增加其浮力并减少自重,同时扔出去的角度要低已取得较大的横向速度并减小垂直方向的速度。当然图示模型过于简化,为了得到更为准确的结果需要更为精确的分析以及实验结果的支撑。