Hay una respuesta muy simple a esta pregunta, una respuesta simple y una respuesta complicada. Si has realizado un curso universitario de física de primer año, desplázate hasta el final.
Primero, la respuesta muy simple.
Cada acción tiene una reacción igual y opuesta. Cuando la piedra ejerce una fuerza sobre la superficie del agua, el agua ejerce una fuerza hacia atrás, lo que hace que la piedra salte sobre la parte superior del agua. Esto se debe a la tensión superficial del agua, que hace que se comporte como una superficie. Ahora, si arrojas una piedra a esta superficie, en un ángulo convenientemente bajo, simplemente rebotará en lugar de penetrar. Por ejemplo, cuando lanzas una pelota a una ventana, si la lanzas casi paralela a la superficie, tiene muchas menos posibilidades de penetrar.
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A continuación, la respuesta simple .
Cuando arrojas una piedra a la superficie del agua, es posible que hayas notado que generalmente las piedras planas funcionan mejor. Además, el ángulo tiene que ser el correcto. Hazlo demasiado pequeño o demasiado grande y se hunde. Así que exploremos lo que sucede cuando arrojas una piedra a la superficie del agua. Tienes lo que es esencialmente un disco plano que viaja hacia el agua en un ángulo muy pequeño con cierta velocidad.
Cuando golpea el agua, experimenta dos nuevas fuerzas además de la gravedad. Una es la fuerza de arrastre que tira de la piedra hacia atrás. La otra es una fuerza reaccionaria que actúa normal (perpendicular) a la superficie del agua. Ahora, cuando la piedra golpea el agua, una parte de ella se sumerge inicialmente, antes de que la fuerza reaccionaria pueda actuar sobre ella y expulsarla. Es en esta parte sumergida donde actúa la fuerza de arrastre.
La fuerza de arrastre reduce la velocidad hacia adelante (dirección x), mientras que la fuerza reaccionaria invierte la velocidad en la dirección y (de abajo hacia arriba). Este es el rebote. Dado que ni el agua ni la piedra son perfectamente elásticos, esta es una colisión inelástica. Entonces, la velocidad en la dirección y también disminuye.
La próxima vez que la piedra golpee el agua, su velocidad será menor. Entonces se queda en el agua por más tiempo. Por lo tanto, la fuerza de arrastre tiene más tiempo para actuar sobre ella. Esto reduce aún más la velocidad, hasta la enésima colisión, en la que la piedra se sumerge por completo, después de lo cual no puede rebotar.
Agregar giro a la piedra también ayuda. La fuerza reaccionaria normal del agua puede voltear la piedra, lo que puede provocar un cambio drástico en el ángulo, la velocidad, etc. Agregarle un giro (con el eje de rotación paralelo a la superficie normal) estabiliza la piedra y evita que volteando De esta manera, la piedra puede permanecer a flote por más tiempo.
La versión complicada. Esto no es tan complicado. Si has hecho un primer curso de mecánica a nivel universitario, deberías poder seguir todo lo que el tipo dice. Aparentemente se ha realizado mucha investigación sobre este tema. Se supone que 20 grados es el ángulo óptimo.
Puede leerlo aquí: http://arxiv.org/pdf/physics/021…
