Pular pedras em um corpo de água é um jogo antigo, mas desenvolver uma melhor compreensão da física envolvida é crucial para assuntos mais sérios, como pousos na água durante a reentrada de veículos ou aeronaves de voos espaciais.

No Física dos Fluidos , cientistas de várias universidades na China revelam vários fatores-chave que influenciam o número de quicando uma pedra que pula ou uma aeronave pousa ao atingir a água.

O estudo envolveu modelagem teórica e uma configuração experimental simples usando uma pedra modelo para coletar dados em tempo real. Os investigadores usaram um disco de alumínio como substituto da pedra e projetaram um mecanismo de lançamento que utilizava uma lufada de ar de um compressor para controlar a velocidade com que o disco viajava em direção à água.

Estudos anteriores já haviam determinado que girar a pedra é a chave para fazer com que ela salte ou salte, portanto, a configuração experimental permitiu que um motor aplicasse um giro controlado ao disco antes do lançamento. Além disso, o disco tinha uma tampa de náilon contendo um módulo de navegação inercial para medir os dados em vôo e transmiti-los a um computador por meio de uma conexão Bluetooth.

Os investigadores observaram dois tipos de movimentos depois que o disco colidiu com a superfície da água:quicando e surfando. No ultimo, o disco desliza ao longo da superfície da água sem quicar.

Uma quantidade chave para determinar se o disco pode saltar é a aceleração vertical. Quando essa aceleração excede quatro vezes a aceleração da gravidade, g, o disco salta. Quando é um pouco menor, 3,8 g, surf foi observado.

"Consideramos o fenômeno do surfe uma forma crítica de salto, com 3,8 g como o limite de salto crítico, "disse o autor Kun Zhao. O valor mínimo no qual a pedra tem o potencial de pular foi de 3,05 g.

Os cientistas também descobriram que a direção em que o disco ou pedra é girado afeta sua trajetória e a atitude ou inclinação, que é o ângulo entre a superfície da água e a direção do vôo.

“Nossos resultados mostram que o principal efeito do giro é estabilizar a atitude durante a colisão pelo efeito giroscópio, "disse Zhao.

O giro também desviou a trajetória do disco em vôo. Uma rotação no sentido horário dobrou a trajetória para a direita, enquanto um giro no sentido anti-horário o desviou para a esquerda.

"Nossos resultados fornecem uma nova perspectiva para o avanço de estudos futuros em engenharia aeroespacial e marinha, "disse Zhao.