A entrada de água de uma esfera em um jato

As forças sobre um objeto que impacta a água são extremas nos primeiros momentos da entrada na água e podem causar danos estruturais a corpos biológicos e artificiais. Essas forças no início surgem principalmente da massa adicional, atingindo o pico quando a submersão é muito menor que o comprimento de um corpo. Investigamos experimentalmente um meio de reduzir as forças de impacto em uma esfera rígida colocando a esfera dentro de um jato de água, de modo que o jato atinja a superfície da água tranquila antes da entrada da esfera na piscina. O jato de água acelera o líquido na piscina e forma uma cavidade na qual uma esfera cai. Através de medições de acelerômetro a bordo e imagens de alta velocidade, quantificamos a redução da força em comparação ao caso de uma esfera entrando em uma piscina tranquila. Finalmente, encontramos o surgimento de um volume crítico de jato necessário para maximizar a redução da força; o volume crítico é racionalizado usando argumentos de escala informados pelos dados de velocimetria por imagem de partículas próximo à superfície (PIV).