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巴黎奥运会 | 水花去哪儿了?揭秘跳水池如何秒变“宁静湖”

来源:北京科技报    发布日期:2024-07-30 11:15:00   阅读量:0

7月29日,在巴黎奥运会

跳水男子双人10米台比赛中

中国组合杨昊/练俊杰

又夺得一枚金牌

▲杨昊和练俊杰在比赛中形同一人(图源:羊城晚报)

中国跳水队以49枚奥运金牌的成绩

登顶跳水项目奥运历史金牌榜

中国跳水奥运金牌总数已超美国

中国队引以为傲的

“水花消失术”是如何做到的?

“压水花”到底是咋回事?

水花从哪来?

说起物体进入水中产生水花的现象,就不得不提到流体力学中的一个重要原理——阿基米德原理。

▲古希腊科学家阿基米德画像(来源:视觉中国)

这是由古希腊科学家阿基米德发现的定律:当物体进入到静止的流体中时,物体排出的流体体积大小,刚好等同于物体本身浸入流体的体积,因此物体受到的浮力等于该物体排开流体的重量。

当把物体以一定的初速度投入液体时,物体会与液面发生撞击,在不断浸入过程中把液体排开,这时,如果液体本身粘滞系数较低(即流动性好,如自来水),液体溢出的部分就会喷溅到液面以上,就成了我们说的“水花”。

而如果液体本身粘滞系数较高(即流动性差,如蜂蜜),在受到撞击后,很可能不会有“水花”产生。

水花是如何“消失”的?

水花是大是小,与多个因素有关。

首先是物体体积。当物体体积越大,且和水面接触面积越大时,其溅起的水花就会越大。

其次,物体入水的速度和角度也会影响水花大小,入水速度越快,意味着排开水的速度越快,水花就越大;垂直90度入水时,产生的水花是最小的。

实际运动中,跳水运动员们要实现“水花消失术”,在入水动作上就十分有讲究。

“压水花”是咋回事?

一般情况下,运动员的入水速度越快,溅起的水花也会越高。

溅起水花的大小和运动员身体的体积大小、运动员入水时身体与水面的接触面积呈正比。

1.平掌入水溅起的水花要远小于“双手合十”垂直入水

跳水运动员入水的过程属于固体与液体碰撞问题,如何减少水花涉及到流体力学的知识。

以楔形物体(“双手合十”)

方形物体("平掌入水")

来说明两者差别

当楔形物体入水时,由于不可压缩,接触的水体会向阻力最小的方向运动,即楔形物体与水接触的斜面方向,受到撞击的水体会跃出水面,出现水花。

而方形物体与水面碰撞时,受到撞击的水体主要进行横向运动,在四周水的压力之下无法跃出水面。

▲左:尖锐状入水;右:方形体入水(图源自网络)

因此平掌入水溅起的水花要远小于“双手合十”垂直入水时的水花。

入水时,运动员会一只手手掌放平,另外一只手抓住手背。这样能保持身体稳定的同时减少身体与水面接触的面积。

“双手合十”虽然会减少手掌与水面的接触,但是会使得手臂弯曲,增大整个身体的入水面积,使身体躯干不稳,后续动作发飘。

与跳水运动员不同的是,游泳运动员在跳水时,双手绷直以楔形姿势扎入水中,能更加锋利地破开水面,受到的阻力也会更小。

2.入水时,手臂需要夹紧头部并且靠近耳朵

手臂必须要在正中间。靠后和靠前入水,躯干的稳定性降低,在入水时水压会让身体变成拱形。

在入水的过程中躯干要绷紧绷直,身上每一块肌肉都要发力。如果没有绷紧,入水时所受到的冲击会推动身体部位发生偏离,产生较大的水花。

有入水时“零水花”的吗?

入水时会泛起一圈水珠,水花溅起得很少,并且很快消散。这样的入水看上去十分轻盈,在水面上来看就如同没有水花一般,这样溅起的水花也称为“零水花”。

跳水运动员吴敏霞曾说过,“水花压得好,说明运动员入水的时候非常迅速,而且角度很垂直,以至于在身体和水面交界的地方没有水花飞溅出来。”

其实跳水“零水花”的标准并不是真正一点水花都没有,这样的情况特别少。一般都会在运动员落水的周围泛起一圈较小的水波,很快消散。

我们能看到的“零水花”,也就是镜头捕捉到的落水瞬间,消失很快,所以运动员入水时大家一定要凝神观看,否则就什么都看不到了。

资料来源:国家体育总局、央视新闻、科普熊猫等