打水漂也能发论文,水上“行走”没有那么简单

20210610期来自:科技日报

在这个族里应该有3个粒子,只能带有分数电荷,即2/3、-1/3、-1/3的单位电荷,然而分数电荷却从来没有被观测到。

但没有被观测到不等于不存在。经过深入思考,盖尔曼给这3个粒子命名为上夸克、下夸克和奇异夸克,统称为夸克。在其理论中,用这3种夸克及其反粒子就可以解释当时已发现的强子,这就是著名的夸克模型。物理学家设计了很多实验,去寻找这些带有分数电荷数的自由夸克。由于夸克模型的结果与一系列实验事实符合得很好,因此它在随后时间里也得到了发展,其成员已从3个扩充到了现在的6个。

1969年,盖尔曼因“在基本粒子的分类及相互作用方面的贡献”获诺贝尔物理学奖。

η°

介子。

盖尔曼就此一发不可收拾:他预言了另一个被称为Ω-的新粒子的存在。1964年1月,美国布鲁海文实验室的斯米欧在气泡室的成千上万

打水漂的经验可应用于多个领域

打水漂是许多人的童年回忆。根据最近中国研究团队发表在《流体物理学》期刊上的一篇论文,打水漂的基础物理学原理甚至可以为飞机或航天器的水上降落过程建立可靠模型。

Bocquet和Clanet的实验帮助他们确定了该如何最大化弹跳的次数。显而易见的解决方案是尽可能快地投掷石子,因为弹跳次数与投掷速度成正比。但除此之外,还必须能够让投掷的速度和运动方向相平衡。即使是使用了弹射机,研究者最多也只能实现大约20次弹跳

石子跳跃时间与多种因素有关

远低于2013年创下的88次弹跳的世界

纪录。

他们进一步研究发现,石子不再弹跳不是因为石子的速度变慢了,而是其移动轨迹随着时间变平。Bocquet和Clanet认为,石子移动时相对于水面的角度造成了这一现象。石子在向下移动时比向上移动时推出更多的水,因此随着时间的推移,动量传递越来越少,抬升力逐渐减小。最终,石子不再有足够的能量跳跃,它就会下沉。他们的实验表明,石子与水面之间的最佳角度为10—20度。

2014年,美国犹他州立大学的一个团队尝试在水面上投掷弹性球体,并用高速摄像机捕捉球体动态。弹性球体比岩石更有弹性,因此当它们撞击水面时会被挤压变形成圆盘,呈现出理想形状。因为弹性球体的变形与它们撞击水面的角度无关,并且速度阈值较低,因此用它们实现更多的弹跳要容易得多。根据研究者的说法,任何人只要练习短短10分钟,就可以使弹性球体在水面弹跳20次。

打水漂中跳动的石子一直让许多物理学家着迷。石子能跳多久,取决于其旋转情况、速度、石子的形状和投掷的角度。当石头撞击水面时,冲击力会将一些水向下推,而石子则会受到向上的反作用力。如果石子的移动速度足够快,达到最小速度阈值,就会反弹;如果没有则会下沉。而想要打出一个完美的水漂,最好是选择一个圆形、扁平的石子,因为这种石子的表面积大,它在撞击水面时可以推开更多的水。

法国物理学家LydericBocquet和Chris-topheClanet在2004年的实验证明了这一点。他们建造了一个弹射装置,将铝盘射向一个水箱,然后用高速摄像机记录下飞溅的水花。他们发现,为了保持稳定跳跃,石子必须达到最小的旋转速度(在碰撞期间至少旋转一次)。换句话说,石子依赖于陀螺效应。在这种效应下,一个自旋的物体往往更容易保持自己的方向。有经验的打水漂玩家通常只需用手指轻击石子即可使它们自旋。

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