لماذا يرتد الحجر ويقفز من على سطح الماء؟

الدوران والسرعة الزاوية هي العوامل الحاسمة، وتعتبر الزاوية أكثر العوامل أهمية.

يحفظ الدوران توازن الشيء ويمنعه من السقوط في الماء ببساطة.





لذلك يجب أن يتم الوصول للحد الأدنى من السرعة أو سيصطدم الحجر بالماء ويغرق على الفور.

الحجارة المسطحة والمستديرة هي الأفضل لأنّ المساحة المسطحة تشكل ارتدادًا عند الاصطدام، ولكن “الزاوية السحرية” بين الحجر الذي يدور والماء يجب أن تشكل حوالي 20 درجة من أجل تحقيق أقصى عدد من الوثبات.

وفقا لما ذكره (جيري ماكغي-Jerry McGhee)، مؤسس (جمعية قفز الحجارة في أمريكا الشمالية- (North American Stone Skipping Association (NASSA) ، قد ذكر كلًّا من شكسبير وهومر وثب الحجارة.








يقوم شعب الأسكيمو بوثب الحجارة على الجليد، ويقوم البدو بوثب الحجارة على الرمل الناعم.

في انكلترا، يعرف وثب الحجارة باسم “ducks and drakes”، في فرنسا “ricochet”، في ايرلندا “stone skiffing” اما في الدنمارك “smutting”، كذلك الأمر فإنّ لكل لغة من الهندية إلى الروسية إلى الصينية، كلمة فريدة أو مصطلح لوثب الحجارة.

تستخدم كلمة “to pad” في اللغة الإنجليزية الأمريكية والتي عرفها قاموس أكسفورد الإنجليزي بالارتداد أو الوثب أو القفز (كحجر على طول سطح الماء).





يمكننا أن نتعلم أكثر من خلال تطبيق المفاهيم الفيزيائية، مثل الهيدروديناميكية، قوة الدفع والجاذبية.

فُهمت الفيزياء الأساسيّة لوثب الحجارة من خلال استخدام معدات المختبرات المصممة خصيصًا لوثب الحجارة.

ترصد المعدات الحركة باستخدام الفيديو والتصوير الرقمي.





وكشفت الملاحظات أنّه يمكن لوثبة أن تكون أطول من سابقتها، ربما بسبب عدم الاستواء بين أسطح المياه، والمسافة بين كل وثبة في العادة حوالي 80% من الوثبة السابقة.





وتبين ملاحظة أخرى مثيرة للاهتمام أنّ الرميات التي تكون باليد اليمنى تميل إلى اليمين.

ويدعى طيران الحجر المقذوف عبر الهواء (بالبالستيه-ballistic) أيّ وصف حركة الأشياء تحت قوة دفعها الخاصة وقوة الجاذبية وتفاعل الحجر مع سطح الماء مختلف.

في كل مرة يوثب الحجر ينعكس سطح الماء صعودًا، تُعكس سرعة هبوطه، ويتم تقليل سرعته الأفقية.

بما أنّ حافة الحجر الزائدة عادة ما تخترق الماء أولًا وقد تنحدر للأسفل قليلًا أيضًا.

هذا الانحدار البسيط يؤثر على اتجاه مسار الحجر.

كل ارتداد لاحق يبطئه حتى يخترق سطح الماء بدلًا من الوثب عليه.





الارتفاع الذي ألقي منه والزاوية وطريقة الاصطدام وحالة سطح المياه كلها عوامل إضافية تؤثر على عدد الوثبات التي ستحدث وسرعة غرق الحجر.





وفق مبدأ الحفاظ على قوة الدفع، فبينما يخترق الحجر الماء يدفع بعضه إلى أسفل، ويجبر الحجر على الصعود.

هذه القوة تساوي الضغط الهيدروديناميكي على الحجر مضروبًا في منطقته.

على افتراض أنّ هذه القوة متوازنة ضد وزن الحجر، بـ ـMG، حيث M هي كتلته وG هو تسارع الجاذبية، هناك سرعة كحد أدنى -بضعة كيلومترات في الساعة – فوقها سوف يرتد الحجر.

وبتعبير آخر، يجب أن يكون للحجر حد أدنى من السرعة من أجل أن يرتد.

إذا كانت سرعته أقل من هذه القيمة، فإنّ الحجر يثب فوق سطح الماء لمسافة قصيرة ثم يغرق.



ما هو العدد القياسي لأعلى عدد من الوثبات؟


في السابق أعلى عدد قياسي للوثبات كان 40 وثبة وقد سجله (كيرت ستاينر- Kurt Steiner) في بطولة (وثب الحجارة المؤهلة – Pennsylvania Qualifying Stone Skipping Tournament) في ولاية بنسلفانيا يوم 14 أيلول من عام 2002 (موسوعة غينيس للأرقام القياسية العالمية)، لكن في عام 2007، أكدت موسوعة غينيس أنّ (راسيل روك بوتوم بيارس- Russell Rock Bottom Byars) كسر الرقم القياسي مسجلّا 51 وثبة.