Que ce soit en plongeant des quais, en bouleversant dans les lacs ou en sautant du haut de la planche, il n'y a rien de tel que la joie de sauter dans l'eau.
Les plongeurs olympiques ont transformé cet acte naturel en une science sophistiquée, dans le but de faire une touche aussi petite que possible. Mais un autre sport cherche juste le contraire: l'éclaboussure maximale extrême, une aussi haute, large et bruyante que possible.
Bienvenue dans le monde de « Manu Jumping ». Bien qu'il ne s'agisse pas d'un terme familier aux États-Unis, le saut de Manu est aimé dans toute la Nouvelle-Zélande. Le sport est originaire de la communauté maorie, où faire sauter un manu est un mode de vie. Là, les cavaliers manu sautent des ponts, des quais et des plates-formes de plongée pour faire les éclaboussures géantes.
Le sport est ludique mais compétitif. Chez les champions du monde Z Manu, vous gagnez en fonction de la hauteur et de la largeur de vos éclaboussures. L'enregistrement actuel: une éclaboussure de plus de 32 pieds de haut (10 mètres).
Le concept semble simple, mais comme la plongée olympique, il s'avère qu'il y a une science à Manu.
Les éclaboussures de Worthington
En tant que dynamiciens du liquide, nous étudions la façon dont les organismes vivants interagissent avec les fluides – par exemple, comment les flamantsos se nourrissent avec la tête sous l'eau, ou comment les insectes marchent sur l'eau.
Ainsi, lorsque nous sommes tombés sur des vidéos virales de Manu sautant sur Tiktok et YouTube, notre curiosité a été déclenchée. Nous avons lancé une enquête scientifique sur l'art de faire un éclaboussures, qui est maintenant publiée dans la revue Focus d'interface.
Nos recherches étaient plus que des jeux et des jeux. L'optimisation de la façon dont les corps pénètrent dans les fluides – que ces corps soient humains, animaux ou mécaniques – est une branche indispensable de la science. Comprendre la physique de l'entrée en eau a des implications pour l'ingénierie navale, la biomécanique et la robotique.
Nous avons découvert que la création de l'éclat de manu parfait ne concerne pas seulement le sauter dans l'eau. Au lieu de cela, il s'agit de maîtriser les manœuvres aériennes, de chronométrer les mouvements sous-marins et de savoir exactement comment frapper la surface.
La microseconde que le cavalier Manu frappe l'eau est essentielle. Deux éclaboussures se produisent réellement: la première, la couronne éclaboussant, se forme lorsque le corps casse la surface. Le suivant, The Worthington Splash, est responsable de la puissante explosion d'eau qui tire haut dans les airs. Le saut de Manu consiste à déclencher et à maximiser les éclaboussures de Worthington.
Nous avons donc analysé 75 vidéos YouTube de Manu Jumps. Tout d'abord, nous avons remarqué la technique: les cavaliers atterrissent d'abord les fessiers, avec des jambes et un torse se sont frappés dans une posture en forme de V.
Mais au moment où ils vont sous l'eau, les plongeurs se retournent et se lancent pour redresser leur corps. Cela étend la cavité de l'air, l'espace d'air créé dans l'eau par le saut; Ensuite, la cavité s'effondre, se détachant du corps. Cette période de détachement est connue sous le nom de «temps de pincement» – lorsque l'effondrement envoie un jet d'eau qui tire vers le haut. Tout cela se produit dans une fraction de seconde.
Réponses de Manubot
Nous avons constaté que les pulls sont entrés dans l'eau à un angle en V médian d'environ 46 degrés. Intrigués, nous avons recréé ces mouvements dans un aquarium de laboratoire, en utilisant des projectiles en forme de V imprimés en 3D pour tester différents V-angles.
Le résultat? Un angle de 45 degrés a produit les éclaboussures les plus rapides et les plus hautes, correspondant pratiquement à ce que nous avons observé dans les cavaliers humains. Les V-Angles supérieurs à 45 degrés ont augmenté le risque de blessure de l'atterrissage à plat sur le dos. Nous avons trouvé intéressant que les cavaliers aient presque frappé l'angle optimal en grande partie à travers ce qui semblait être l'intuition et les essais et erreurs.
En creusant plus profondément, nous avons ensuite construit Manubot, un robot qui imite les mouvements du corps humain pendant les sauts de Manu. Il est capable de passer d'une forme V à une posture droite sous l'eau. C'est ainsi que nous avons appris le timing optimal pour maximiser la taille des éclaboussures.
Par exemple, pour quelqu'un qui mesure 5 pieds 7 pouces et qui sautait de 1 mètre, ouvrir son corps à 0,26 à 0,3 seconde de frappe de l'eau a entraîné la plus grande éclaboussure. Ouvert trop tôt ou trop tard, et la taille des éclaboussures est compromise.
Une mise en garde: les humains sont beaucoup plus complexes que n'importe quel projectile imprimé en 3D ou un manubot. Des facteurs tels que la distribution de poids, la flexibilité et la forme anatomique ajoutent des nuances que nos modèles ne peuvent pas encore reproduire.
Pour l'instant, cependant, nos résultats mettent en évidence une simple vérité: créer le Splash de Manu parfait n'est pas le résultat de la chance. Au lieu de cela, il repose sur une symphonie soigneusement réglée de manœuvres aériennes et sous-marines. Donc, la prochaine fois que vous verrez quelqu'un vaporiser tout le monde dans la piscine avec un saut gigantesque, rappelez-vous – il y a une belle science derrière les éclaboussures.
