X-Psi

Кто из нас не бросал плоские камешки по гладкой поверхности воды в надежде заставить их подпрыгнуть хотя бы разок-другой? Пускать «блинчики», «печь блины», запускать «лягушек» или «жабок» – вот лишь некоторые названия этой пляжной забавы. Правильно подобрать и бросить камешек – целое искусство.
Что заставляет камень прыгать, подобно лягушке, по поверхности воды вместо того, чтобы сразу пойти ко дну?
Французский физик Лидерик Боке из университета г. Лиона, попытался дать точный ответ на этот вопрос, когда его восьмилетний сын Леонард, с которым они вместе пускали «блинчики», спросил: «Почему?»

Согласно Боке, брошенный камень оказывается во власти двух основных сил. Одна из них – сила тяжести – пропорциональна массе камня и направлена вниз; она заставляет камень падать на поверхность воды и погружаться. Другая — назовем ее «силой отталкивания», — напротив, не дает камню погрузиться в воду, как бы выталкивая его наружу. Сила отталкивания направлена вверх, перпендикулярно площади контакта камня с водой. Если плоскость камня наклонена по отношению к поверхности воды, то силу отталкивания можно разложить на две составляющие – вертикальную и горизонтальную. Если сила тяжести преобладает над вертикальной составляющей, камень тонет, если наоборот — подпрыгивает, затем снова падает, вновь подпрыгивает, и так несколько раз. Величина силы тяжести не зависит от того, как именно брошен камень, она задается массой камня и потому не меняется в ходе подпрыгиваний. Значение силы отталкивания, напротив, определяется в первую очередь условиями броска, зависит от многих параметров и меняется от прыжка к прыжку.

Следующим шагом в постижении секретов стоунскиппинга будет выбор самого камня.
Теория подтверждает, что камень должен быть плоским и крупным, но достаточно легким. Невольно напрашивается мысль, что лучше всего взять круглый камень. Однако руководитель NASSA Колеман-МакГи с этим не согласен: «Одна из лучших форм – правильный треугольник или пятиугольник размером с ладонь». Он даже разработал и запатентовал «фирменную» пятиугольную модель камня, названную им Эко-Камнем (EcoStone). Камень изготовлен из экологически чистых сортов глины — чтобы занятия стоунскиппингом не привели к загрязнению водоемов. Лидерик Боке никак не комментирует советы экс-рекордсмена, но явно предпочитает иметь дело с камешками круглой формы.
Однако, подобрав подходящий камень и запустив его с достаточно большой скоростью, вряд ли добьешься впечатляющих результатов даже после многочисленных тренировок. После первого же удара о поверхность воды камешек изменит ориентацию в пространстве и в следующий раз ударится уже не плоской частью, а, скажем, ребром. Это резко изменит баланс сил в пользу силы тяжести, и камень утонет, не оправдав возложенных на него надежд. Увеличив скорость камня, вы лишь усилите вероятность его быстрой дестабилизации. Что же делать?
Любители пускания «блинчиков» знают: при броске нужно закрутить камень, заставив вращаться вокруг оси, перпендикулярной его плоскости. Вращение придает телу большую стабильность, оно стремится сохранить направление оси своего вращения в силу «гироскопического эффекта». С ним знаком любой ребенок, хотя бы раз игравший с волчком: волчок не падает, только когда быстро крутится.
Теория Лидерика Боке не дает конкретных советов, как держать камень, зато однозначно свидетельствует: чем с большей скоростью вы запускаете «блинчик», тем сильнее надо его закручивать. Кроме того, теория позволяет вычислить оптимальную скорость вращения камешка заданных размеров и скорости его поступательного движения, а также число «испеченных блинчиков» при различных значениях этих параметров. К примеру, расчеты Боке показали, что для получения 38 подпрыгиваний диска радиусом 5 см и массой 100 г Колеман-МакГи должен был бросить его со скоростью 12 м/с, закрутив до 14 оборотов в секунду.
Итак, форма камня, скорость его полета и скорость вращения – вот три слагаемых успеха. Однако это еще не все. Как уже говорилось, бросать камень нужно почти горизонтально, вдоль поверхности воды. Но как лучше сориентировать саму плоскость камня, каков оптимальный угол ее наклона по отношению к поверхности воды? На первый взгляд может показаться, что чем он меньше, тем лучше.
Боке и Кристофер Клане из марсельского Института провели ряд экспериментов выяснив, что зависимость числа подскоков от угла наклона диска достигает максимума при интервале от 10 до 20 градусов (причем явно ближе к 10)

Но праздновать победу еще рано: ученым предстоят новые исследования. «Наука о блинчиках» – это вам не просто так))))