巴黎奧運會 | 水花去哪兒了?揭秘跳水池如何秒變“寧靜湖”
7月29日,在巴黎奧運會
跳水男子雙人10米臺比賽中
中國組合楊昊/練俊杰
又奪得一枚金牌
▲楊昊和練俊杰在比賽中形同一人(圖源:羊城晚報)
中國跳水隊以49枚奧運金牌的成績
登頂跳水項目奧運歷史金牌榜
中國跳水奧運金牌總數(shù)已超美國
中國隊引以為傲的
“水花消失術”是如何做到的?
“壓水花”到底是咋回事?
水花從哪來?
說起物體進入水中產生水花的現(xiàn)象,就不得不提到流體力學中的一個重要原理——阿基米德原理。
▲古希臘科學家阿基米德畫像(來源:視覺中國)
這是由古希臘科學家阿基米德發(fā)現(xiàn)的定律:當物體進入到靜止的流體中時,物體排出的流體體積大小,剛好等同于物體本身浸入流體的體積,因此物體受到的浮力等于該物體排開流體的重量。
當把物體以一定的初速度投入液體時,物體會與液面發(fā)生撞擊,在不斷浸入過程中把液體排開,這時,如果液體本身粘滯系數(shù)較低(即流動性好,如自來水),液體溢出的部分就會噴濺到液面以上,就成了我們說的“水花”。
而如果液體本身粘滯系數(shù)較高(即流動性差,如蜂蜜),在受到撞擊后,很可能不會有“水花”產生。
水花是如何“消失”的?
水花是大是小,與多個因素有關。
首先是物體體積。當物體體積越大,且和水面接觸面積越大時,其濺起的水花就會越大。
其次,物體入水的速度和角度也會影響水花大小,入水速度越快,意味著排開水的速度越快,水花就越大;垂直90度入水時,產生的水花是最小的。
實際運動中,跳水運動員們要實現(xiàn)“水花消失術”,在入水動作上就十分有講究。
“壓水花”是咋回事?
一般情況下,運動員的入水速度越快,濺起的水花也會越高。
濺起水花的大小和運動員身體的體積大小、運動員入水時身體與水面的接觸面積呈正比。
1.平掌入水濺起的水花要遠小于“雙手合十”垂直入水
跳水運動員入水的過程屬于固體與液體碰撞問題,如何減少水花涉及到流體力學的知識。
以楔形物體(“雙手合十”)
方形物體("平掌入水")
來說明兩者差別
當楔形物體入水時,由于不可壓縮,接觸的水體會向阻力最小的方向運動,即楔形物體與水接觸的斜面方向,受到撞擊的水體會躍出水面,出現(xiàn)水花。
而方形物體與水面碰撞時,受到撞擊的水體主要進行橫向運動,在四周水的壓力之下無法躍出水面。
▲左:尖銳狀入水;右:方形體入水(圖源自網絡)
因此平掌入水濺起的水花要遠小于“雙手合十”垂直入水時的水花。
入水時,運動員會一只手手掌放平,另外一只手抓住手背。這樣能保持身體穩(wěn)定的同時減少身體與水面接觸的面積。
“雙手合十”雖然會減少手掌與水面的接觸,但是會使得手臂彎曲,增大整個身體的入水面積,使身體軀干不穩(wěn),后續(xù)動作發(fā)飄。
與跳水運動員不同的是,游泳運動員在跳水時,雙手繃直以楔形姿勢扎入水中,能更加鋒利地破開水面,受到的阻力也會更小。
2.入水時,手臂需要夾緊頭部并且靠近耳朵
手臂必須要在正中間。靠后和靠前入水,軀干的穩(wěn)定性降低,在入水時水壓會讓身體變成拱形。
在入水的過程中軀干要繃緊繃直,身上每一塊肌肉都要發(fā)力。如果沒有繃緊,入水時所受到的沖擊會推動身體部位發(fā)生偏離,產生較大的水花。
有入水時“零水花”的嗎?
入水時會泛起一圈水珠,水花濺起得很少,并且很快消散。這樣的入水看上去十分輕盈,在水面上來看就如同沒有水花一般,這樣濺起的水花也稱為“零水花”。
跳水運動員吳敏霞曾說過,“水花壓得好,說明運動員入水的時候非常迅速,而且角度很垂直,以至于在身體和水面交界的地方沒有水花飛濺出來。”
其實跳水“零水花”的標準并不是真正一點水花都沒有,這樣的情況特別少。一般都會在運動員落水的周圍泛起一圈較小的水波,很快消散。
我們能看到的“零水花”,也就是鏡頭捕捉到的落水瞬間,消失很快,所以運動員入水時大家一定要凝神觀看,否則就什么都看不到了。
資料來源:國家體育總局、央視新聞、科普熊貓等