کشف رمز و راز پرش آب

محققان کالج مهندسی دانشگاه ایالتی یوتا (USU) در حال کشف بینش‌های جدید در فیزیک پرش آب هستند که نتایج آن می‌تواند برنامه‌های گسترده‌ای را در حوزه دریایی فراهم کند.

به گزارش ایسنا، در قرن هجدهم، «لرد نلسون» دریافت که با پرتاب گلوله‌های توپ و ایجاد امواج می‌تواند دامنه تاثیرات خود را افزایش دهد.

در طول جنگ جهانی دوم، بارنز والیس از این اصول برای ایجاد بمب جهنده خود استفاده کرد که یک سلاح مخفی برای از بین بردن سدهای حیاتی در دره «رور» آلمان نازی در سال 1943 بود.

والیس ایده‌ای را مطرح کرد و از یک ایده ساده طرحی را پدید آورد که دنیا را به شگفتی واداشت و آن ساخت بمب‌های جهنده با هدف انهدام سدهای استراتژیک آلمان‌ها بود. در آن دوران هنوز فناوری موشکی گسترش نیافته بود و تنها راه انهدام سدها توسط بمب افکن‌ها، رهاسازی بمب‌ها به سمت هدف و استفاده از نیروی حرکتی هواپیما بود. با توجه به سیستم دفاعی و ضد هوایی آلمان‌ها، امکان نزدیک شدن هواپیماها به سدها وجود نداشت.

دولت آلمان از طریق این سدها برق مورد نیاز کارخانجات تسلیحاتی خود را تامین می‌کرد، اما از این سدها به شدت محافظ می‌شد و امکان نزدیک شدن هیچ بمب افکنی به آن‌ها نبود و همچنین بمباران هوایی از ارتفاع بالا هم در آن شرایط برای بمب افکن‌های بزرگ با حضور هواپیماهای شکاری نیروی هوایی آلمان امکان پذیر نبود.

بارنس والیس دو سال در خصوص طرح ساخت یک بمب ویژه تحقیق کرد و سرانجام درسال 1942 موفق به ساخت بمبی شد که می‌توانست بر روی آب جهش کند و در زمان معین به عمق معینی از آب رسیده و منفجر شود.

جالب توجه است که دانستن چگونگی جهش آب یک شاخه بسیار مهم از فیزیک است.

جهش اجسام در آب در ابتدا ممکن است ساده به نظر برسد ، اما در واقع امری بسیار پیچیده است زیرا شامل فعل و انفعال شکل جسم، اندازه آن، مواد، بافت سطح، اصطکاک، هیدرودینامیک، آیرودینامیک و چرخش می‌شود و تغییر در هر یک از این عوامل به شدت می‌تواند اثر دیگری را تغییر دهد.

تاد تروسکات استادیار مهندسی مکانیک از آزمایشگاه دانشگاه ایالتی یوتا ، با کمک مرکز مدیریت جنگ نیروی دریایی در نیوپورت و دانشگاه براون، یک عامل کلیدی در این معادله که خاصیت کشسانی یا چگونگی تغییر شکل یک شی در زمان برخورد با آب است را مورد بررسی قرار داد.

تروسکات و تیمش، توپ‌های ساخته شده از مواد مختلف را در یک مخزن انداختند و نتایج آن را با استفاده از دوربین‌های پر سرعت ضبط کردند.

آنها دریافتند که فشار ناشی از ضربه زدن به آب، سبب اعمال " نیروی برا" بیشتر در گوی‌های الاستیک نسبت به سنگ‌های غیر الاستیک می‌شود.

علاوه بر این، با مطالعه چگونگی جهش گوی‌های الاستیک ، تیم درک بهتری از فیزیک جهش پیدا کرد.

تروسکات اظهار کرد: این پژوهش همچنین بینش‌هایی در زمینه مدل سازی اجسامی که با سطح آب در تعامل هستند مانند قایق های لاستیکی، لوله‌ها، تخته های ویکبورد و اسکی بر روی آب را ارائه می کند. خاصیت کشسانی هر یک از این اجسام، بر شیوه تعامل آنها با سطح آب تاثیر می‌گذارد.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.