Wetenschap
Miles, de zoon van een van de onderzoekers die betrokken was bij een internationale studie, demonstreert het concept van dobberend dolboord op een stand-up paddleboard. Credit:G. P. Benham et al, Physical Review Fluids (2022). DOI:10.1103/PhysRevFluids.7.074804
Ga in een kano staan en u zult waarschijnlijk al snel in het water belanden. Spring op en neer aan de bovenranden van de zijkanten van de kano, en je zult waarschijnlijk ook in de drank belanden. Maar zorg voor de juiste balans en je kunt jezelf wel een meter per seconde voortbewegen, volgens een studie gepubliceerd in Physical Review Fluids het dobberen van het dolboord onderzoeken.
In dolboord (uitgesproken als "kanon") dobbert een kanovaarder aan de zijkanten van de kano - de dolboorden - bij de achterkant van het vaartuig en springt op en neer, het naar voren bewegend door op de geproduceerde golven te surfen.
Na een aanvankelijke periode van instabiliteit voordat hij zijn ritme heeft gevonden, bereikt de kano een kruissnelheid die voldoet aan een evenwicht tussen de stuwkracht die wordt gegenereerd door het naar beneden duwen in het oppervlak van de golven en de weerstand veroorzaakt door weerstand. De techniek werkt ook op stand-up paddleboards.
"Mensen hebben lang genoten van dobberen op het dolboord als iets leuks om te doen op het water, maar niemand heeft ooit echt uitgelegd hoe het werkt", zegt Stephen Morris, emeritus hoogleraar bij de afdeling natuurkunde van de Faculteit der Kunsten en Wetenschappen en co-auteur van de studie die het fenomeen beschrijft. "Door gebruik te maken van al lang bestaande lineaire golf- en oscillatietheorieën, hebben we ontdekt hoe een dergelijk evenwicht kan worden behouden."
Op zoek naar de perfecte combinatie van voorwaartse, achterwaartse, op en neer bewegingen, creëerden Morris en collega's van de Universiteit van Cambridge, de Universiteit van Oxford en de Universiteit van Parijs een theoretisch model om het geproduceerde golfveld te beschrijven. Vervolgens vergeleken ze het met gegevens van een enthousiaste dobber van het dolboord die een watermassa overstak in een kano met behulp van golven die ontstaan wanneer de twee uiteinden op en neer gaan.
In een symmetrisch systeem waarin het lichaam van een kanovaarder in gelijke mate naar voren en naar achteren helt - denk aan de ritmische beweging van het lichaam van een roeier in Olympische competitie - zorgen de gegenereerde golven ervoor dat het vaartuig heen en weer oscilleert zonder netto beweging. Maar in een asymmetrisch systeem, zoals dat ontstaat wanneer een persoon een verticale verplaatsing geeft, zoals door op en neer te springen uit fase met de helling van het ene uiteinde van het vaartuig, krijgt het voertuig een netto stuwkracht.
De onderzoekers berekenden de optimale waarden van de vier betrokken bewegingen om maximale snelheid te bereiken, en met behulp van hun model bepaalden ze dat de techniek een typische kano kon voortstuwen met constante snelheden tot ongeveer een meter per seconde - vergelijkbaar met snelheden waargenomen voor dobberend dolboord met echte kano's.
"Het begrijpen van het dobberen van het dolboord kan nuttig zijn bij competitieve watersporten zoals roeien", zegt Morris. "Omdat roeiers periodieke neerwaartse krachten genereren, zoals springen op dolboorden, is het misschien mogelijk om roeislagen te optimaliseren, zodat de boot op een manier reageert op de golven die hij genereert die hem helpen vooruit te duwen." + Verder verkennen
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com