On sait que les balles peuvent ricocher sur un plan deau. La tension superficielle est-elle responsable de cela ou est-ce le même comportement que nous constatons lorsquun astéroïde ricoche de latmosphère? Je ne pense pas que la tension superficielle ait quoi que ce soit à voir avec cela, mais je me dispute avec quelquun qui nest pas daccord. Je pense que le facteur majeur est la densité de leau par rapport à lair et la densité de la balle.
Commentaires
- Oh bon ol ‘ casse-barrages …
- On peut aussi faire sauter des galets plats sur leau à la plage. Je me souviens avoir mesuré 14 sauts pour un éclat de tuile. Je pense que cela a à voir avec tout: langle dincidence, la vitesse et la densité du matériau (gaz dans le cas des astéroïdes mais ils vont très vite).
- Salut John à Physics SE! Je suppose que cela sera difficile à calculer (comme toutes les questions impliquant des balles frappant quelque chose) mais intuitivement avec la haute densité et la vitesse du son, la tension superficielle nest probablement pas importante. Lexpérience sera cependant facile, il suffit de prendre un peu de détergent et de lessayer.
- Lorsque les briseurs de barrage ont essayé de faire rebondir leurs bombes, il y avait deux conclusions: la vitesse relative (projectile deau) doit être suffisamment grande et langle doit être suffisamment petit. Ils ont en fait fait tourner leurs bombes avant de les lancer. Cependant, je ne sais pas comment cela peut-il être lié à la tension superficielle.
- @Pygmalion Sil ny avait pas de surface, quelle tension superficielle sassure quil existe, il ne pourrait y avoir aucun ricochet?
Réponse
Le mécanisme est expliqué, par exemple, dans W. Johnson, Int. J. Impact Engng, Vol.21, Nos 1-2, pp. 15-24 et 25-34. 1998.
Les principales hypothèses suivantes sont utilisées pour dériver la formule approximative de Birkhoff pour langle critique de ricochet pour un projectile sphérique:
(i) La pression $ p $ sur une surface sphérique lélément le long de sa normale tirée vers lextérieur est $ \ rho u ^ 2/2 $; u est la vitesse davancement de la sphère résolue le long de la normale.
(ii) La pression sapplique uniquement aux parties de la sphère qui sont immergées sous la surface non perturbée de leau. On considère que leffet de léclaboussure sur la sphère ne contribue à aucune pression.
Ainsi, je crois, la tension superficielle est négligeable.
Réponse
Cela na rien à voir avec la tension superficielle (surtout pour les gros objets).
Cest simplement la force nécessaire pour accélérer leau afin de permettre à lobjet de couler.
Imaginez une balle rebondissant sur une autre balle ou une armure métallique. Pas de problème à accepter cela, cest juste les lois et lélan de Newton. leau de puits a également une masse et a besoin dune force pour laccélérer exactement de la même manière – la seule différence pour faire rebondir une balle, une pierre ou une bombe est la vitesse et langle, la quantité deau dont vous avez besoin pour vous déplacer et la vitesse .
Je ne sais pas à quelle vitesse / pression la viscosité devient un facteur, est-ce que quelquun a essayé décrémer des pierres avec de lhélium super fluide?
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- Pour renforcer votre excellent point sur linertie de déplacement, Myth Busters a fait un épisode comparant les fusils modernes aux mousquets de la guerre civile pour tirer sur des gens nageant sous leau. Le résultat sans équivoque: le mousquet de la guerre civile était mortel pour les nageurs, le carabine moderne inoffensive. Pourquoi? Parce que les balles modernes se déplaçaient si vite que leau, en comparaison, se déplaçait plus comme un solide quun liquide, provoquant lautodestruction de la balle. La balle de guerre civile beaucoup plus lente a donné suffisamment de temps à leau devant elle. pour séloigner, permettant à la balle daller beaucoup plus loin. (Belle question He-4, BTW!)
- Quand jai étudié la dynamique des fluides (que jai ‘ oublié), il y avait quelque chose qui sappelait Reynolds Nombre , reliant les forces inertielles aux forces visqueuses.
- Je pense quun problème avec cette réponse est ce concept de déplacement de leau » hors de la vitesse » et « . » Si vous lancez une balle de baseball morceau de verre épais et il le fait rebondir ‘ nest pas exact pour dire que les molécules de verre ne pourraient ‘ séchapper assez rapidement. Cela semble plutôt être un problème délasticité de la collision.
- @John – Je pense quune collision élastique avec une fenêtre est différente dun recul dun fluide. À une vitesse très élevée, ou avec un fluide non newtonien, le recul pourrait être élastique et se comporter très comme du verre – mais je pense qu’à la vitesse des pierres, il est ‘ plus utile de penser en termes délan, liek un jouet de berceau de newtons
- @MartinBeckett – Je suis daccord. Mon argument était que ce concept de particules ne pouvant pas se débarrasser suffisamment rapidement de » » semble incorrect.Avec suffisamment dénergie, une particule se déplacera à peu près à la vitesse de la lumière. Cela ‘ ne semble pas être une explication très scientifique.
Réponse
En tant que physicien des particules, jai tendance à voir cela comme une dispersion semi-élastique, où la vitesse et langle dincidence et la cohésion du milieu doivent entrer dans la solution.
Sil sagit dun solide, qui a une cohésion élevée, il y a une forte probabilité de ricochet / dispersion semi-élastique.
Un astéroïde rasant le haut de latmosphère a besoin dune vitesse très élevée et dun petit angle de rasage.
Les liquides sont entre les deux, selon les variables énoncées.
Je mattends à ce quau niveau microscopique, les électrons du projectile à un angle et à une vitesse donnés voient la projection des électrons de la surface comme un continuum impénétrable , comparable à celui présenté normalement par les solides.
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- Un seul électron se réfracterait-il lorsquil pénètre dans un milieu qui entrave sa vitesse? un groupe délectrons se comporte comme un impulsion délectrons individuels. Certains se disperseraient de manière diffuse et certains se réfracteraient. Mais parce quils sont liés, au lieu de se disperser, les molécules deau se diffusent et les électrons de la balle se réfractent. Cela a-t-il un sens?
- @John Plus ou moins. Ils se dispersent collectivement dans le cadre du projectile solide. Les molécules deau doivent pour un delta (temps) ressembler à un solide. Et cest de la réflexion, pas de la réfraction.
- annav, je ‘ je me demande si un seul lélectron se comportant comme une onde se réfracterait en se déplaçant de lair vers leau. Et peut-être que la balle pourrait être vue comme un groupe délectrons (impulsion) se comportant comme une onde réfléchie lorsque langle dincidence est égal à langle de réfraction.
- la réfraction se produit lorsque le faisceau pénètre dans leau. Réflexion lorsquelle est dispersée. Un seul électron aurait, mécaniquement quantique, une certaine probabilité dentrer dans leau, de se réfracter, et une partie de réfléchir. Là encore, cela dépendrait de langle dincidence, de la vitesse de lélectron et de la densité du milieu sur lequel il frappe. Les électrons à la surface du projectile verront le champ collectif depuis la surface du liquide, et le projectile ricochera ou pénétrera. Êtes-vous confus par la » réflexion interne totale « ? en.wikipedia.org/wiki/Total_reflection
Réponse
Il est probablement plus facile à comprendre si vous pensez que la balle se déplace dans deux directions distinctes, horizontale et verticale. La balle se déplace lentement vers le haut ou vers le bas dans leau, tandis quà cette profondeur, elle se déplace horizontalement sur une grande distance à grande vitesse, elle rencontrera une quantité importante de masse deau qui sera éjectée en réaction, lélan total de cette masse entraîne le trajectoire réfléchie. Par conséquent, leau donne lélan nécessaire pour dévier la composante verticale la plus lente.