توصلت دراسةٌ جديدة أجريت في المملكة المتحدة إلى ان الحجارة الأثقل وزناً والأكثر تقوسا، هي التي تنجح، أكثر من تلك المسطحة الشكل، في الارتداد والوثب على سطح الماء.
وتحدث هذه العملية التي تُعرف بوثب الحجارة أو بمصطلح Skimming أو Rock Skipping، بعد اصطدام الحجارة بزاويةٍ منخفضة على جسمٍ مائي وخروجها عندما ترتد عن سطح الماء. ويدرك رماة الحجارة المتمرسون جيداً أن حجم الحصى وشكلها، هما عاملان أساسيان لتحقيق الارتداد أو الوثب للحجارة على طول سطح المياه.
اقرأ المزيد
يحتوي هذا القسم على المقلات ذات صلة, الموضوعة في (Related Nodes field)
حتى الآن، كانت الحصى المسطحة والمستديرة تُعد على نطاقٍ واسع الأنسب "للوثب" لمسافاتٍ طويلة على المياه، وهي قادرة على الارتداد مراتٍ عدة فوق سطح الماء قبل أن تغوص. إلا أن الدراسة الجديدة التي نُشرت في مجلة "بروسيدينز أوف ذ رويال سوسايتي أي" Proceedings of the Royal Society A (تنشر مقالاتٍ عن العلوم الكيماوية والهندسية والرياضية والفيزيائية)، وجدت أن الحجارة الأكبر حجماً والأكثر انحناءً تحقق أفضل النتائج.
وقد طور الباحثون - بمَن فيهم رايان بالمر من "جامعة بريستول" - نموذجاً رياضياً يمكنه أن يتوقع من الناحية الكمية، طريقة تأثير شكل الجسم وكتلته على مدى ارتداده وقفزه فوق سطح الماء بنجاح أم لا. وتوصلوا في هذا الإطار إلى أن هناك علاقةً بين كتلة الحجر وانحناء جانبه السفلي، في تحديد ما إذا كان يمكنه أن يرتد ويطفو، أو يفشل في ذلك.
وتبين من هذه الدراسة أن الأحجار الأثقل - التي قد تغرق - يمكن أن تقفز وترتد عن سطح الماء نظراً إلى الانحناء الصحيح عند جانبها السفلي.
وكتب الباحثون في الدراسة أن "الانحناء المحدب المتزايد للجزء السفلي من كتلة الحصاة، يعني زيادة احتمال نجاح ارتدادها"، مشيرين إلى أن الظروف الدقيقة عند بداية الاحتكاك تلعب دوراً هي الأخرى.
وأوضحوا أنه تم افتراض "تقنية جيدة" في الدراسة، مفادها أن السرعة والزاوية التي يتم من خلالهما رمي الحجر، يلعبان أيضاً دوراً مهماً في قدرته على الوثب على سطح الماء والارتداد عنه.
وتشير النتائج إلى أن الحجر الذي يكون على سبيل المثال، أثقل من الحصاة التي تنزلق بنجاح على الماء بنحو 8 مرات أكثر، لا يزال بإمكانه الوثب على الماء شرط أن يكون انحناؤه المحدب أكبر بـ 4 مرات من انحناء الحصاة.
ويقول العلماء إن "الدراسة هنا التي تشمل جميع الأشكال الملساء للكتل الحجرية من حيث المبدأ، تظهر أن الشكل له تأثير مهم في المراحل المبكرة والمتوسطة من التردد الناجح للحصى على سطح الماء، لكنه يصبح أقل أهميةً خلال مرحلة الخروج النهائية من الماء حين يرتد الجسم عن سطحه".
ويعتقد الباحثون أن النتائج الجديدة هذه ستكون لها منافع لدى تطبيقها في مجالات عدة، بما فيها تكوين فهمٍ أفضل لارتداد النيازك والأجرام السماوية الأخرى على كوكب الأرض، وكذلك لطرق هبوط الطائرات على المسطحات المائية. ومن شأن هذه النتائج أن تساعد أيضاً في إلقاء الضوء بشكلٍ أفضل على طريقة تراكم الجليد على الطائرات في الارتفاعات العالية، وكيف يمكن التخفيف من ذلك.
ويقول الدكتور بالمر: "في هذه الحالة، إن عامل الارتداد يتمثل في بلورةٍ جليدية والماء في الطبقة التي تغلف متن الطائرة. ويُعتبر تزحلق الطائرات موضوعاً رائعاً يجمع بين الرياضيات والفيزياء والهندسة، ويستحق مِن ثَم التعمق في البحث فيه".
© The Independent
