水面で石をスキップさせるには「3.8G」の反発力が必要だと判明!
水面で石をスキップさせるには「3.8G」の反発力が必要だと判明! / Credit:Canva
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石の「水切り」を成功させる物理的な条件が明らかに  (2/3)

2021.04.26 Monday

2021.04.21 Wednesday

Stone Skipping Techniques Can Improve Reentry Of Space Vehicles https://mydroll.com/stone-skipping-techniques-can-improve-reentry-of-space-vehicles/
Trajectory and attitude study of a skipping stone https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0040158

3.8Gの加速度がスキップが起こるかどうかの境界線になっている

水面で石をスキップさせるには「3.8G」の反発力が必要だと判明!
水面で石をスキップさせるには「3.8G」の反発力が必要だと判明! / Credit:Canva

飛翔する円盤が水面に当たった時、円盤には上の図のように重力と水面からの反発力(垂直抗力)が生じます。

しかし研究者たちが分析を行った結果、反発で生じる上向きの加速度が、重力の3.8倍より大きい時のみ、円盤がスキップできることを発見しました。

一方、3.8G以下では円盤は着地地点を水面に浸したままサーフィンをすることが判明します。

上向きの加速度は、飛翔する円盤の速度と迎え角が重要な決定要因となっています。

単一のスキップは迎え角が20度の時が最適である
単一のスキップは迎え角が20度の時が最適である / Credit:Nature

また過去の研究により、単一のスキップを起こさせる場合には20度の迎え角連続したスキップを成し遂げるにはより浅い10度の迎え角が最適であることが示されています。

しかし水切りを成功させるには、もう一つ重要な要素がありました。

それは円盤の回転がもたらすジャイロ効果です。

回転するコマが立ち上がり続けていることからわかるように、ジャイロ効果には回転する物体の姿勢を保つ効果があります。

そのため水切りにおいても円盤が回転することにより回転軸が一定に保たれ、連続して最適な迎え角で水面に衝突することが可能になります。

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