Dítě jednoho z autorů fyzikálního modelu gunwale bobbing předvádí metodu pohybu pohupováním vpřed v praxi. Kredit: Benham, Graham P. et al, Phys. Rev. Fluids, 2022

Schopnost doplout do cíle pomocí pohupování se může hodit například v situaci, kdy vám uplavalo pádlo. Technika není složitá, až na balanc. Vyžaduje totiž rozkročmo se postavit na okraj (límec) zadní části kánoe, přibližně v místě kapitánova sedátka. Tím se příď mírně zvedne, protože jste těžiště posunuli ze středu v případě prázdné lodě směrem k zádi. Když pak "kanojku" vhodnou frekvencí v předozadním směru (ne do stran) rozhoupete, můžete dosáhnout rychlost, kterou byste asi neočekávali – na klidné hladině bez silnějšího proudu asi metr za sekundu. Chce to však cvik.

Jestli se vám zdá, že s vědou to má pramálo společné a na stránku Osla nepatří ani v sezoně okurek, mýlíte se. Pohyb, jenž někteří kanoisté a paddleboardisté dávno znají, a který se v angličtině označuje pojmem „gunwale bobbing“ (houpání okrajem - límcem lodě), zaujal i čtveřici fyziků ze známých institucí – britské Cambridgeské univerzity, francouzské Pařížské univerzity a kanadské Torontské univerzity. Fyzikové odvodili první hydrodynamický model tohoto způsobu houpavého plutí a jeho popis zveřejnili v časopisu Physical Review Fluids. Článek vyšel i na arXiv, kde je volně dostupný.

Lépe než jakákoli slova zdlouhavého vysvětlování metodu dokumentuje následující video, v němž fyzikální vysvětlení nabízí jeden z autorů, Jerome Neufeld z Univerzity v Cambridgi. Překlad mluveného slova je pod videem.

Ale předem bezpečnostní upozornění: Než se k pokusům rozhodnete, uvědomte si, že když se v poměrně vratké kánoi nebo na prkně postavíte, zvednete těžiště, snížíte stabilitu. A jestli si zrovna nerozumíte s rovnováhou, pravděpodobně se neplánovaně vykoupete. Nekoordinovaný pád přes hranu loďky nebo prkna nemusí být bezbolestný, proto, i když se ve vodě cítíte jako ryba, plovací vesta je při takových pokusech velmi vhodným doplňkem.

Video: Surfování na rovné hladině pohupováním lodě

.

Překlad:

Když bouře v zimě narazí na pobřeží, ve vodních vlnách je obrovské množství energie. Tyto vlny mohou zapříčinit obrovskou erozi. Podobným způsobem můžeme tyto vodní vlny využít jako zdroj obnovitelné energie pro naše domy, auta, města. Ale existuje i zábavnější aplikace, kdy můžeme energii vln využít k pohonu, k naší vlastní dopředné rychlosti, naší vlastní kinetické energie když surfujeme. Otázkou tedy je, zda můžeme využít energii vlnového pole, které sami vytváříme na klidné vodní hladině, jaká je například na říční přehradě, k pohonu, k vlastnímu pohybu vpřed. To je mechanismus zvaný gunwale bobbing. Tímto problémem jsme se zabývali Graham Benham, Olivier Devauchelle, Stephen Morris a já. Všechno to začalo na letní dovolené na jezeře Musselmann (?) severně od Toronta v Kanadě. S rodinou jsme si hráli na paddleboardech a kánoích. Ukázalo se, že když budete skákat na zadní části pádlovacího prkna nebo kánoe, vytváříte vlastní vlnové pole. A když skáčete se správnou frekvencí, můžete vyvinout vlastní dopřednou rychlost až metr za sekundu. Jak to vlastně funguje? No, když pozorujete kachnu nebo člun, který plave na vodě, všimnete si, že ta kachna nebo člun generují vlastní vlnové pole. A toto vlnové pole odnáší energii z plovoucí kachny, motorového člunu nebo kánoe do dálky. Část této energie však můžete využít k vlastní dopředné rychlosti. Chviličku se zamysleme nad tím, jako vlnové pole funguje. Kdybychom loď zatlačovali a zvedali jen nahoru a dolů, vytvořili bychom symetrické vlnové pole, které by se šířilo všemi směry stejným způsobem. Toto vlnové pole bude vyzařovat energii, ale nebude vytvářet vaši dopřednou rychlost.

Podobně kdybychom s ní kolébali dopředu a dozadu, také bychom generovali symetrické vlnové pole, a také bychom nedosáhli dopředný pohyb. To, co skutečně potřebujete, je obojí – zvedání a klesání i kolísání. Kombinací pohupování a kolísání můžete dosáhnout skluz po sklonu poslední vlny stejně jako surfař. Na vrcholu vlny jste tlačeni dolů po sklonu vlny a vy se po ní svezete směrem dopředu. Jak vidíme na tomto záběru z vrcholu mostu Trinity Bridge, když skočíte na zádi kánoe, vyšlete vlnové pole šířící se převážně do stran a zhoupnutím na vrcholu předcházející vlny jste schopni surfovat dopředu rychlostí až metr za sekundu. Nyní se možná ptáte, jak tuto teorii uplatnit. Pohyb vpřed u většiny lodí neřídíte skoky na zádi, abyste vytvořili vlnové pole. Při pádlování se však pohybujete nahoru a dolů a vytváříte vlastní vlnu. Otázka je tedy určena pro olympijské kanoisty a veslaře, jestli jsou schopni využít toto vlnové pole, energii vlny, kterou sami tvoří, aby získali tři procenta účinnosti navíc a mohli jet o něco rychleji.

Literatura: University of Toronto News, Physical Review Fluids, arXiv