打着“水漂儿”回地球

2011-12-29 00:00:00
小学科学 2011年1期


   打水漂儿是人类最古老的游戏之一,据推测从石器时代就开始了。几千年来,人们对如何将水漂儿打得既多且远一直抱有浓厚的兴趣。
   关于打水漂儿的吉尼斯世界纪录是:43岁的拉塞尔·拜尔斯扔出的鹅卵石在美国宾夕法尼亚州的湖上跳跃了51下,共前行76米。
   在打水漂儿时,人们首先注意到,选材很重要。要找比较扁的、略圆的石块抛向水面。而在投掷技巧上,要用拇指和中指夹住石块,食指在后。扔出去的时候要让石块保持旋转,并以尽可能小的角度接触水面。这样打出的水漂儿效果最为完美。
  这时候有同学就要问了,这种玩法背后有没有什么科学道理呢?科学家经过计算发现,要想实现拜尔斯所创造的打水漂世界CIN1BSZbq7CLzTglEMREh0ZhK1nodxTw/pkPHmcpMqE=纪录,就必须让自己扔出的直径5厘米左右的石块以每秒钟2.5米以上的速度抛出,并且石块与水面接触时的角度应为20度。
   为了证明这个计算结果的正确性,科学家随后制造了一台自动投掷机,利用自动投掷机将大小不同的铝制圆盘投入水池中,用以模拟打水漂儿的过程。实验最终印证了计算结果是正确的,并进一步指出,投掷角度是打水漂儿关键中的关键。当圆盘沿着水面呈20度角飞行的时候,总是能够跳跃很远;当入水角度大于45度时,圆盘无论如何也再跳不起来了,而是直接掉到水里了。
  完成了这个实验后,科学家依然不满足,又开始模拟航天器重返地球进入大气层的过程:因为当航天器从真空状态的太空重返地球,进入“浓密的”大气层时,它的运行方式就与打水漂儿有几分类似,也有一个在大气中“弹跳”的过程。
   若航天器与大气的接触角度太小,航天器就会像打水漂儿那样被弹回太空。因此打水漂儿实验能帮助科学家更精确地模拟航天器回收过程。根据模拟的结果更精确地设定航天器进入大气层的角度和速度,降低航天器回收的风险,提高回收成功率。原来在司空见惯的打水漂儿游戏中,还蕴藏着关于宇宙飞船飞行的奥秘