Spør en forsker: Hvorfor kan en flat stein sprette på vann?
Vi har mottatt dette spørsmålet via bloggen. Send gjerne ditt spørsmål til en forsker, du også!
Spørsmål:
Jeg har lest at steinens utforming, hastighet og rotasjon er viktig, og jeg skjønner at det er en vertikal og en horisontal kraft (tyngdekraft og bevegelsesenergi). Bevegelsesenergien har jeg ingen problemer med å gjøre rede for, men hvorfor får vi en kraft oppover etter det første nedslaget? Hvor kommer den oppadgående kraften i fiskesprett fra? [opprinnelig spørsmål er noe nedkortet. Red]
Svar:
Takk for spørsmålet ditt. Det at flatsiden av steinen har en vinkel mot vannspeilet når den møter overflaten skaper en løftekraft under kollisjonen med vannet. Nesten litt som en flyvinge. Eller mer som en liten båt i stor fart så baugen «spretter» bortover vannflaten.
Er denne vinkelen stor skapes det en relativt stor kraft. Steinen flyr høyt og langt, men det blir fort med det ene hoppet. Er vinkelen for liten, «dykker» steinen og synker med én gang. Det er med andre ord en optimal vinkel midt imellom. Rotasjonen til steinen sørger for å holde denne vinkelen stabil, slik at steinen har den samme vinkelen mot overflaten ved hvert sprett. Vannspeilet bør være flatt – er det bølger blir det uforutsigbart hvilken vinkel steinen treffer overflaten med.
Oppoverkraften fra vannet er også større jo fortere steinen går, så jo tyngre stein, jo mer fart trenger den. Veldig tynne og lette steiner, derimot, må ikke kastes for hardt, for om de hopper for langt, skjener de ut av kurs som en frisbee i lufta. Da kan lavere hastighet og større vinkel være løsningen. Jo mer spinn du får til, jo mer stabil er steinen. Så der er det nok jo mer, jo bedre.
For de som har kasta mye fiskesprett er alle steiner forskjellige, og den optimale vinkelen er nok avhengig av en kombinasjon av steinens form, størrelse og hastigheten en kaster med.
Uansett kan det være en god pekepinn om man ønsker å bli en dyktig fiskespretter.
Øvelse gjør mester!
Her baserer vi svaret på disse kildene som det kanskje kunne vært nyttig å sjekke ut, om en har tilgang:
- https://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/PT.3.2631
- https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.1519232
- https://aapt.scitation.org/doi/pdf/10.1119/1.5098910
Igjen, takk for spørsmålet. Håper du fikk svar på det du lurte på. Har du lyst til å lese siste nytt om fysikkforskning på NTNU og SINTEF har vi mange populærvitenskapelige artikler om emnet på Gemini.no.
Om Simen Ellingsen:
Simen A. Å. Ellingsen er professor ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.
Om Olav Rømcke
Olav Rømcke er postdoktor ved NTNU – institutt for energi- og prosessteknikk.
