Физики из Института радиационной и ядерной физики имени Гельмгольца и Института астрономии Аргеландера при Боннском университете в настоящее время исследовали этот вопрос. По их словам, поведение пивного коврика неизбежно, по крайней мере, при использовании обычной техники броска: он неизбежно начинает дрейфовать самое большее через 0,45 секунды. Игральные карты выходят из строя всего через 0,24 секунды, компакт-диски - через 0,8 секунды.

Причиной этого является взаимодействие между гравитацией, подъемной силой и сохранением углового момента: коврик опрокидывается назад вскоре после того, как его бросают из-за силы тяжести. Это придает ему угол атаки, подобный заходящему на посадку самолету. Этот угол создает подъемную силу в воздушном потоке. "Однако подъемная сила прикладывается не к центру коврика, а скорее к передней трети", - объясняет аспирант Йоханн Остмейер, которому пришла в голову идея исследования.

Обычно это вскоре приводит к тому, что круглый картон переворачивается. И это действительно так - но только в том случае, если оно брошено довольно нетрадиционным образом. "Пивной коврик обычно поворачивается при броске, подобно фрисби", - говорит коллега Остмейера Кристоф Шюрманн из Института астрономии Аргеландера при Боннском университете. "Это превращает его в своего рода вращающийся волчок". Это вращение стабилизирует полет и предотвращает переворачивание. Вместо этого подъемная сила заставляет коврик смещаться в сторону - вправо, если он вращается против часовой стрелки; в противном случае влево.

Разработанная машина для метания пивного коврика

В то же время он выпрямляется - так что он больше не параллелен земле, а вместо этого стоит вертикально в воздухе, как вращающееся колесо. В этом положении коврик имеет обратный ход - если бы он действительно стоял на земле, как колесо, он, таким образом, вернулся бы в исходную точку. Находясь в полете, он быстро теряет высоту и падает на землю. Этот процесс характерен для всех плоских, круглых объектов.

Идея исследования возникла во время экскурсии команды physics show из Боннского университета в Мюнхен. Мероприятие регулярно привлекает несколько сотен посетителей своими увлекательными физическими экспериментами. Когда участники вместе посещали бар, они задавались вопросом, почему летающие пивные коврики ведут себя так, как они ведут себя.

По возвращении физики занялись этим вопросом систематически: они специально сконструировали машину для метания пивных ковриков и записали полеты с помощью высокоскоростной камеры. Это позволило им проверить, соответствуют ли их теоретические предсказания их практическим наблюдениям. "Заявки на проект нет", - объясняет профессор доктор Карстен Урбах из Института радиационной и ядерной физики имени Гельмгольца, института факультета физики и астрономии Боннского университета. "Однако проблема ясна как для непрофессионалов, так и для физиков. И это чудесно иллюстрирует весь процесс, посредством которого естественные науки приобретают знания - от наблюдения до теории и ее экспериментальной проверки, вплоть до ее корректировки и дальнейшего развития".

Игральные карты перемещаются на расстояние до 60 метров

Кстати, пивные коврики перемещаются наиболее стабильно и, следовательно, дальше всего, если они вращаются очень быстро - трюк, которым также овладел лучший в мире метатель игральных карт Рик Смит-младший, чей рекорд дальности броска составляет более 60 метров. Однако быстро вращающиеся пивные коврики перемещаются по прямой не более 0,45 секунды. "Те, кто хочет бросить действительно далеко и точно, должны поместить коврик в вертикальное положение и применить вращение назад", - объясняет Остмейер, а затем, на одном дыхании, предупреждает о возможных травмах.

Недаром в конце публикации есть предупредительное извинение: "Наши искренние извинения всем, кто попал под пивной мат, будь то из-за неточного прицеливания или из-за того, что мы подстрекали других к глупым экспериментам".

Исследование было поддержано средствами Немецкого исследовательского фонда (DFG) и Национального фонда естественных наук Китая (NSFC).

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=a2iCosVA8AU&t=49s