Perché un proiettile rimbalza sullacqua?

Il meccanismo è spiegato, ad esempio, in W. Johnson, Int. J. Impact Engng, vol.21, nn. 1-2, pagg. 15-24 e 25-34. 1998.

Le seguenti ipotesi principali sono utilizzate per derivare la formula di Birkhoff approssimativa per langolo critico di rimbalzo per un proiettile sferico:

(i) La pressione $ p $ su una superficie sferica lelemento lungo la sua normale disegnata verso lesterno è $ \ rho u ^ 2/2 $; u è la velocità di avanzamento della sfera risolta lungo la normale.

(ii) La pressione si applica solo a quelle parti della sfera che sono immerse sotto la superficie indisturbata dellacqua. Si ritiene che leffetto dello splash sulla sfera non contribuisca ad alcuna pressione.

Quindi, credo, la tensione superficiale è trascurabile.

Non ha niente a che fare con la tensione superficiale (arte almeno per oggetti di grandi dimensioni).
È semplicemente la forza necessaria per accelerare lacqua fuori strada per consentire alloggetto di affondare.

Immagina un proiettile che rimbalza su un altro proiettile o unarmatura metallica. Nessun problema ad accettarlo, sono solo le leggi e lo slancio di Newton. anche lacqua del pozzo ha massa e ha bisogno di una forza per accelerarla esattamente allo stesso modo: lunica differenza nel far rimbalzare un proiettile, un sasso o una bomba è la velocità e langolo e quanta acqua hai bisogno per muoverti e quanto velocemente .

Non sono sicuro a quale velocità / pressione la viscosità diventi un fattore, qualcuno ha mai provato a rimuovere le pietre dallelio super fluido?

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• Per rafforzare il tuo punto di vista eccellente sullinerzia da spostamento, Myth Busters ha fatto un episodio una volta che confrontava fucili moderni con moschetti della guerra civile per sparare a persone che nuotavano sottacqua. Il risultato inequivocabile: il moschetto della guerra civile era mortale per i nuotatori, il fucile moderno innocuo. Perché? Perché i proiettili moderni si muovevano così velocemente che lacqua al confronto si muoveva più simile a un solido che a un liquido, causando lautodistruzione del proiettile. Il proiettile della guerra civile molto più lento ha dato allacqua di fronte abbastanza tempo per spostarsi, permettendo al proiettile di andare molto più lontano (Bella domanda He-4, BTW!)
• Quando ho studiato la dinamica dei fluidi (che ‘ ho quasi dimenticato) cera qualcosa chiamato Reynolds Numero , relativo alle forze inerziali e viscose.
• Penso che un problema con questa risposta sia questo concetto di acqua che si sposta ” fuori il modo in cui ” e ” quanto velocemente. ” Se lanci una palla da baseball molto pezzo di vetro spesso e lo fa rimbalzare ‘ non è preciso nel dire che le molecole di vetro non possono ‘ togliersi di mezzo abbastanza velocemente. Sembra più un problema di elasticità della collisione.
• @John – Penso che una collisione elastica con una finestra sia diversa da un rinculo da un fluido. Ad una velocità molto elevata, o con un fluido non newtoniano, il rinculo potrebbe essere elastico e comportarsi come il vetro, ma penso che quando si scremano le pietre è più utile pensare a ‘ in termini di slancio, come un giocattolo da culla di Newton
• @MartinBeckett – Sono daccordo. Il punto era che questo concetto di particelle che non sono in grado di rimuovere ” di mezzo ” abbastanza velocemente sembra errato.Dato abbastanza energia, una particella si sposterà fuori strada quasi alla velocità della luce. Non ‘ non sembra una spiegazione molto scientifica.

Come fisico delle particelle tendo a vederlo come uno scatter semi elastico, in cui la velocità e langolo di incidenza e la coesione del mezzo devono entrare nella soluzione.

Se è un solido, che ha unelevata coesione, cè unalta probabilità di rimbalzo / dispersione semielastica.

Un asteroide che sfiora la parte superiore dellatmosfera necessita di una velocità molto elevata e di un piccolo angolo di sfioramento.

I liquidi sono nel mezzo, a seconda delle variabili dichiarate.

Mi aspetto che a livello microscopico, gli elettroni del proiettile a un dato angolo e velocità vedano la proiezione degli elettroni della superficie come un continuum impenetrabile , paragonabile a quello presentato normalmente dai solidi.

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• Un singolo elettrone si rifrange quando entra in un mezzo che ne impedisce la velocità? un gruppo di elettroni si comporta come a impulso di singoli elettroni. Alcuni si spargerebbero diffusamente e altri si rifrangerebbero. Ma poiché sono legati, invece di disperdere, le molecole dacqua si disperdono e gli elettroni nel proiettile si rifrangono. Ha senso?
• @John Più o meno. Si disperdono collettivamente come parte del proiettile solido. Le molecole dacqua devono per un delta (tempo) sembrare un solido. Ed è riflesso, non rifrazione.
• annav, io ‘ mi chiedo se un singolo lelettrone che si comporta come unonda si rifrange mentre viaggia dallaria allacqua. E forse il proiettile potrebbe essere visto come un gruppo di elettroni (impulso) che si comporta come unonda riflessa quando langolo di incidenza è uguale allangolo di rifrazione.
• la rifrazione è quando il raggio entra nellacqua. Riflessione quando è sparpagliata. Un singolo elettrone, dal punto di vista meccanico quantistico, avrebbe una certa probabilità di entrare nellacqua, rifrangersi e parte di riflettere. Anche in questo caso dipenderà dallangolo di incidenza, dalla velocità dellelettrone e dalla densità del mezzo su cui incide. Gli elettroni sulla superficie del proiettile vedranno il campo collettivo dalla superficie del liquido e il proiettile rimbalzerà o penetrerà. Sei confuso dalla ” riflessione interna totale “? en.wikipedia.org/wiki/Total_reflection