如何学会打水漂?让你飘起来的炫酷技能


有人的地方,就会有打水漂。

几乎每一种语言中,都有这么个特殊名词或短语用于形容“打水漂”。美式英语称之为“stone skipping”,英国俚语为“ducks and drakes”,法语则为“ricochet”,爱尔兰语为“stone skiffing”,丹麦语为“smutting”。

这种古老的小游戏,跨越了地域与文化隔离,让全世界人民都乐此不疲。

不过,我们还真别小看了这种乡土味极浓的杀时间游戏。有的人同样能玩出花样,玩出名堂。

在世界范围内,每年都会有各类正儿八经的打水漂锦标赛隆重开幕。比赛规则也很简单,就看谁的石子弹跳的次数最多,又或是跳得最远。

所以,关于打水漂的吉尼斯世界纪录,也屡屡被刷新,竞争十分激烈。

目前,打水漂弹跳次数的纪录是由美国人kurt Steiner在2013年创下。这个数字说出可能有点吓人,他竟打出了88次弹跳的惊人纪录。

打水漂最多次的男人kurt Steiner

打水漂最多次的男人kurt Steiner

如何学会打水漂?

而在2018年的6月份,一位名为Dougie isaacs的英国男子,则打破了世界打水漂最远的记录达121米远。因为他这次打的水漂实在太远了,当时比赛的湖面还“差点不够用”。对比一下自己运气好时才能打出几跳的水平,确实有些自愧不如。

射得最远的男人Dougie isaacs

射得最远的男人Dougie isaacs

那么问题来了,这些奇人究竟怎么做到的,难道打水漂还有诀窍不成吗?

你别说,还真有科学家研究过如何才能打出一击必杀的水漂,并给出了不少指导。收下这份秘籍——虽然不保证你能打破世界纪录。但,起码能让你在普通人中脱颖而出。

在这之前,我们先来温习一下打水漂的原理。

当一块石子被掷出去时,它就会以一定的速度飞向水面。此时,在粘滞性的作用下,与石块底部接触的一部分液体会获得与石头相同的速度。而这部分的液体,是比下层未与石头接触的静止液体要快的。

根据伯努利定律可知,沿着一根流线,流体的速度越大,压强也就越小。于是,这两部分不同速度的液体便会产生一个压强差。

当向上的压力足够大的情况下,石头就会克服向下的重力,产生一个向上的速度。水漂,就是这样诞生的。

但是,要如何恰到好处地让石块持续地在水面弹跳,则是另一个问题了。投出去速度,石块与水面夹角,石块本身的形状、重量、材料等统统都会影响到最后的结果。

“怎么打水漂才能打得更远?”法国里昂大学的利德里克·博凯(Lyderic Bocquet)博士也真被这个问题问倒了。

为了回答自己8岁儿子,他决定用物理知识解开这个谜题。经过多年的研究,这位科学家把业余的爱好变成了一组打水漂方程式发表在了2003年的《美国物理学》上。通过系统的试验,博凯博士把打水漂成功的关键要素都列了出来。

天下武功,唯快不破。速度,正是打水漂的第一要义。在抛掷石块时,初速度必须超过某个临界值,只有当速度超过2.5m/s时,弹跳才会发生。

每一次,石块与水面碰撞都会损耗掉一定的能量,若能量太低石块便会直接落入水面。石块的初始速度越大,也意味着石块动能越大,能弹跳次数也就越多。按照理论来说,若石头的动能可以不发生损耗,这水漂就可能一直进行下去。所以说手劲儿越大,你离创造打水漂世界纪录就越近了一步。如何学会打水漂?

当然除了力量以外,技巧才能让打水漂事半功倍。而20度,便是水漂界的“梦幻入射夹角”。

这个角度,可以将石头与水面碰撞的时间降到最低。而这也代表着石块因与水面碰撞损耗的能量越小。因此,石块也尽可能地保留更多的能量做后续的弹跳。

这一点,也是最关键的。因为只要控制好这个入射夹角,让其尽量地接近于20度,石块即可获得最大化的打水漂效果。

而值得注意的是,这个夹角是绝对不能超过45度或接近零度。不然你力气再大,石头也只会毫不留情面地“嗵”一声沉入水底。

而让石块旋转起来,则是另一个技术要点。

将石块掷出去时,我们需要把它当做一个飞盘,赋予它一个自旋角速度。这有些类似于陀螺仪的原理,旋转石块的飞行姿态会更加地稳定。自旋速度越高,石块运动也就越稳。

实际上,打水漂弹跳次数多寡,会受到许多不确定的因素影响。而高速的自旋速度,则可以使石块在一定程度上无视这些外力影响,保持最佳飞行姿势。若没有自旋,石块可能在第一次跳起后就已经被水面撞得东倒西歪,无法跳起第二次了。

相对优秀的打水漂用鹅卵石

相对优秀的打水漂用鹅卵石

最后一点,则要回归石块本身。我们选择打水漂用的石块时,应尽量选择较轻、更圆扁的那种鹅卵石。当然,也不是越轻越好,因为石块大部分运动轨迹还是在空气中,因而也需要有一定的重量。

所以综合上面的所有要素,我们就可得出:去湖边找一块扁平的鹅卵石,找准20度的梦幻夹角,用尽吃奶的力气,将其以高速自旋的姿态射入水面。如何学会打水漂?

不过,知道这些秘诀后,离打出完美水漂还是有一定距离的。因为即便有了理论,实践起来也并不容易。而如何精准控住身体,投掷出符合打水漂物理学的石块,才是制胜重点。这就好像普通人知道“香蕉球”怎么踢,但就是成不了贝克汉姆,属于一个道理。

但不要紧,脑子才是最好的东西。

博凯博士的这篇论文,很快就引起了马塞大学Christophe Clanet的注意。他和团队就从中汲取灵感,一台自动打水漂机面世。这台机器可以将直径5公分、厚度2.75mm的铝盘投入2公尺长的长池,用于模拟打水漂的过程。

而这整个过程,都将被高速相机完整记录下来。所以这个机器除了能打出漂亮的水漂以外,也进一步印证了博凯博士的理论是正确的。

自动打水漂机器实验图

自动打水漂机器实验图

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