科学で証明された「完璧な水切り」(動画あり)

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米海軍水中戦闘センターなどから構成される研究グループが、完璧な「水切り」の仕組みを解明した。そのコツは、手首の動かし方ではなく、素材そのものにあるようだ。

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ブラウン大学工学部とユタ州立大学(USU)「Splash Lab」、そして、米海軍水中戦闘センター(NUWC)ニューポート支部の研究者たちからなる研究チームが、完璧な「水切り」(Stone skipping)の仕組みを物理学的に解明した。そのコツは、手首の動かし方ではなく、素材そのものにあるようだ。

『Nature Communications』に2月4日付けで掲載された論文によると、ハイスピードカメラを使って水面を跳ねるゴムボールの映像を撮影した研究チームは、水面を跳ねているときのゴムボールは円盤状に変形することを発見した。完璧な水切りには、岸辺で見つかる石にも似たその円盤状のかたちが重要らしい。このかたちによって、水がゴムボールに及ぼす揚力が、ふつうの石に及ぼす揚力よりも大きなものになっていたのだ。

研究の終盤には、研究チームは、ゴムボールが水と相互作用する仕組みを解明するだけでなく、水切りが何回発生するのかも予測できるようになった。

「最初は遊び半分でした」と、今回の論文の共著者で、Splash Lab主任研究員のタッド・トラスコット教授は語る。「わたしの息子と甥が、ゴムボールが水面にぶつかる瞬間の映像をスローモーションで見たがったので、最初の動機のひとつにはそれもありました。とにかくわたしたちは、なぜゴムボールが水面をこんなにもよく跳ねるのか、不思議に思っていました。一般的に、子どもっぽい好奇心がしばしば深い発見につながる、とわたしはいつも思ってきました」

今回の研究の成果は、単純な遊びだけでなく、軍艦や爆弾などの重大な軍事技術まで、さまざまなものに幅広く応用できるかもしれない。

「今回の研究は、ゴムボートやチューブ、ウェイクボードや水上スキーなど、水面と相互作用し、水面に対する弾性応答を持つ物体のモデリング方法への洞察も与えてくれます。こうした物体が持つそれぞれの弾性は、これらが水面と相互作用する方法に影響を及ぼします」

トラスコット教授の研究チームは現在、米海軍のために、気密性のチューブでつくられたインフレータブル・ボートなど、柔軟な素材でできた船舶の開発に取り組んでいる。

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