Физика серфинга (Часть первая)

Существует очень мало вещей, которые могут впечатлить больше, чем наблюдение за серфером, входящим в гигантскую волну высотой 60 или 70 футов. На самом деле, само занятие серфингом – это своего рода приток адреналина. (Я попадал в волны, может быть, размером с пятую часть этой, и даже в этом случае энергия самой волны может быть ужасающей).

По телевизору мы можем видеть, как серфера выводят на глиссирование с волны при помощи буксировки за гидроциклом. Если вы хорошо знакомы с серфингом, вы можете знать, что волны иногда становятся довольно высокими (более 40 или 50 футов), и невозможно заплыть в волну традиционным способом: в этих случаях применяется буксировка. Почему? Это всё связано с основными принципами физики.

Давайте рассмотрим физическую сторону данного аспекта серфинга - взлет или «вхождение». Как поймать волну? Волны подходят к берегу из открытого океана со скоростью, которая может варьироваться от 8 до 10 миль в час для маленьких волн и выше 35 миль в час для буксирных волн. Естественно, чтобы поймать волну, необходимо грести впереди нее с достаточной скоростью, чтобы волна не прошла под вами.

Однако сама лишь гребля не позволит вам войти в волну, поскольку вы не сможете грести так же быстро, как движется волна, и вам нужно сравняться с её скоростью, чтобы оказаться на ней. А чтобы поймать скорость волны, необходимо использовать гравитационную потенциальную энергию волны. Суть этого заключается в том, что, в то время как волна находится под вами, надо набрать такую скорость, чтобы доска начала съезжать с передней части волны. Если вам это удается сделать, то гравитационная потенциальная энергия, которую вы набрали, превращается в кинетическую. Вскоре вы уже двигаетесь с той же скоростью, что и волна. Фактически, если вы продолжите скользить к основанию волны, вы будете двигаться быстрее волны – и если вы не столкнетесь с передней её частью, вы сможете на время её обогнать.

KEоснования = PEвершина + KEвершина
Или
1/2mvs2 = 1/2mvw2 + mgh

Где vs - скорость серфера у основания волны, vw – скорость волны и h – высота волны. Мы также делаем предположение о незначительных потерях энергии в результате трения между доской и водой.
Так почему же невозможно войти в волну, если она очень большая? Большие волны более быстрые, этот гигант, которого вы пытаетесь поймать, движется с огромной скоростью. Вы просто не сможете обычной греблей развить скорость, которой достаточно для того, чтобы войти в волну. Поэтому в данном случае применяется гидроцикл.

Наконец, давайте подсчитаем, как быстро вы будете двигаться после падения с 70 футовой волны-монстра. Решая выше приведенное уравнение для волны со скоростью 35 миль в час и высотой 70 футов, мы находим, что вы достигните основания, проносясь со скоростью 57 миль в час. Теперь вы должны только справиться с поворотом, избегая стачивающих краёв и делать всё возможное, чтобы вас не затянуло обратно, при этом, надеясь, что волна «не закроется» и не протащит вас 300 ярдов под мощным потоком вспененной воды.

Автор: Адам Уейнер, перевод: Дмитрий Марков