Математики определили оптимальную форму тяжелых камней для «выпекания блинчиков» на воде

Бросание камня в воду так, чтобы тот несколько раз отскочил от ее поверхности – или просто «блинчики» – развлечение древнее и весьма уважаемое. Оно известно как минимум со времен Древнего Рима, а сегодня считается почти полноценным видом спорта, в рамках которого проходят чемпионаты, действуют ассоциации, даже фиксируются рекорды. Текущий рекорд был установлен в 2013 г. и составляет 88 отскоков.

Интуитивно кажется, что максимального числа «блинчиков» можно добиться, если использовать как можно более легкий и плоский камень и бросать его, сильно закрутив, параллельно поверхности воды. Однако новая работа британских математиков Райана Палмера (Ryan Palmer) и Фрэнка Смита (Frank Smith) показала, что все может быть далеко не так просто. Их статья опубликована в свежем номере журнала Proceedings of the Royal Society A.

Вообще-то работа Палмера и Смита посвящена куда более серьезным вопросам, нежели «блинчики», – прежде всего, соударению ледяных частиц с тонким слоем влаги на крыле летящего самолета. Чтобы лучше понять этот процесс, ученые представили его в виде математической модели, которая оценивает отскакивание двухмерных твердых тел от жидкости в зависимости от их массы и формы.

Расчеты продемонстрировали, что легкие объекты действительно отскакивают тем лучше, чем более плоская и гладкая у них поверхность. Но вот если использовать нечто более массивное, то лучше выбирать камень изогнутой формы, ближе к форме картофеля или манго. Взаимодействие таких объектов с водой сверхэластично, они «вдавливают» жидкость эфективнее и глубже, сильнее деформируя ее поверхность и испытывая более сильное давление в ответ.

В результате большая часть горизонтально направленного импульса превращается в вертикальный, позволяя камню двигаться дальше, а не уходить в воду моментально. Если такому увесистому камню придать достаточную скорость, то теоретически он может отскочить множество раз. Но вот если он будет недостаточно изогнут снизу, то первое же соударение с поверхностью жидкости наверняка станет для него и последним.