Saltar piedras en un cuerpo de agua es un juego antiguo, pero desarrollar una mejor comprensión de la física involucrada es crucial para asuntos más serios, tales como aterrizajes en el agua al reingresar vehículos espaciales o aeronaves.

En Física de fluidos , Científicos de varias universidades de China revelan varios factores clave que influyen en la cantidad de rebotes que sufrirá una piedra que salta o aterriza al golpear el agua.

El estudio involucró un modelado teórico y una configuración experimental simple utilizando una piedra modelo para recopilar datos en tiempo real. Los investigadores utilizaron un disco de aluminio como sustituto de la piedra y diseñaron un mecanismo de lanzamiento que utilizaba una bocanada de aire de un compresor para controlar la velocidad a la que el disco viajaba hacia el agua.

Estudios anteriores ya habían determinado que girar la piedra es clave para que salte o rebote, por lo que la configuración experimental permitió que un motor aplicara un giro controlado al disco antes del lanzamiento. Además, el disco tenía una tapa de nailon que contenía un módulo de navegación inercial para medir datos en vuelo y transmitirlos a una computadora a través de una conexión Bluetooth.

Los investigadores observaron dos tipos de movimientos después de que el disco chocó con la superficie del agua:rebotando y haciendo surf. En lo ultimo, el disco roza la superficie del agua sin rebotar en absoluto.

Una cantidad clave para determinar si el disco puede rebotar es la aceleración vertical. Cuando esta aceleración excede cuatro veces la aceleración debida a la gravedad, gramo, el disco rebota. Cuando es un poco más pequeño, 3,8 g, se observó el surf.

"Consideramos que el fenómeno del surf es una forma fundamental de rebotar, con 3,8 g como límite de rebote crítico, ", dijo el autor Kun Zhao. Se encontró que el valor mínimo al que la piedra tiene el potencial de saltar es de 3,05 g.

Los científicos también encontraron que la dirección en la que se hace girar el disco o la piedra afecta su trayectoria y la actitud o el tono. que es el ángulo entre la superficie del agua y la dirección de vuelo.

"Nuestros resultados muestran que el efecto principal del giro es estabilizar la actitud durante la colisión mediante el efecto giroscópico, "dijo Zhao.

El giro también desvió la trayectoria del disco en vuelo. Una rotación en el sentido de las agujas del reloj inclinó la trayectoria hacia la derecha, mientras que un giro en sentido antihorario lo desvió hacia la izquierda.

"Nuestros resultados brindan una nueva perspectiva para avanzar en estudios futuros en ingeniería aeroespacial y marina, "dijo Zhao.