Steentjes ketsen het langst met een hoek van 20 graden

Een oeroud tijdverdrijf op lamlendige zomerdagen geeft zijn geheimen prijs: steentje keilen. Franse onderzoekers meldden gisteren in Nature dat je de steen in een hoek van 20 graden met het water moet laten vertrekken. En hem een fikse draaiing mee moet geven. Dan blijft de steen op koers, verdoet het minste energie bij het ketsen op het water en maakt de meeste sprongen.

Misschien motiveert dat deelnemers aan het traditionele kampioenschap stone skipping, 4 juli op Michigan Mackinac Island, om het record uit 1992 van Jerdone Coleman-McGhee met nieuw elan aan te vallen. Hij presteerde het om zijn steen 38 keer te laten stuiteren, over een afstand van meer dan dertig meter. Een hoge snelheid-camera legde de worp vast.

Coleman-McGhee gebruikte er zijn wiskundeknobbel niet bij, bekende hij later. De Fransen hebben er nu aan gerekend en in beeld gebracht hoe de achterkant van de steen het water raakt, een golfje opstuwt en zichzelf op dat golfje uit het water tilt.

Dat moet snel gaan, want hoe langer het contact met het water hoe meer energie er bij het ketsen verloren gaat. Uit proeven met een werpmachine bleek dat de ketstijd het kortst is als een steen in een hoek van 20 graden met het water wegvliegt. Dat is ook de hoek waarbij hij met geringe snelheid toch nog één keer van het water opspringt. Is de hoek 45 graden of meer, dan komt geen enkele steen omhoog.

Belangrijk is verder de draaiing. Hoe hoger de rotatiesnelheid, hoe stabieler de steen. Dat dankt hij aan een gyroscopisch effect, hetzelfde verschijnsel dat een tollende tol overeind houdt. Bij een stabiele hobbelgang over het water, met weinig uitschieters, danst de steen het langste door.

Voor het overige is het hogere wiskunde, en het schijnt dat militairen daar al jarenlang de kneep van kennen. In de Tweede Wereldoorlog werd al gekeild, met de 'stuiterbommen' van Sir Barnes Wallis. Hij kwam op het miraculeuze idee om er de stuwdammen in het Ruhrgebied mee te bestoken. Dat lukte op geen andere manier, omdat de Duitsers met torpedonetten in de rivier voorkwamen dat de dammen van onderuit werden opgeblazen.

De film The Dam Busters (1955) verhaalt over de onmogelijke missie, waarbij bommen van vierduizend kilo op een hoogte van amper achttien meter en op nauwgezette afstand van de dam moesten worden afgeworpen, om ze er naar toe te laten stuiteren. En dat alles in de nacht. Acht van de negentien bommenwerpers werden neergehaald, 53 van de 133 man kwamen om. Maar Barnes Wallis had genoeg van de wiskunde van het steentje keilen begrepen om er twee dammen mee op te blazen en een enorme waterravage te veroorzaken.