跳水觀賽必看！水花消失術(shù)是怎么做到的？

在巴黎奧運會跳水女子雙人10米臺決賽中，中國選手陳芋汐、全紅嬋奪得金牌！“水花消失術(shù)”再次上演。“水花消失術(shù)”是如何做到的？“壓水花”到底是咋回事？

水花從哪兒來？

眾所周知，當(dāng)具有一定質(zhì)量的物體以一定初速度落入黏滯系數(shù)較小的液體時，就會在液體表面濺起水花。

由于物體具有質(zhì)量和速度，在與液體接觸時就會對液面造成沖擊。若液體的流動性較好（即黏滯系數(shù)低，比如自來水），就會在受到?jīng)_擊時向周圍運動，從而在四周濺起水花，隨后又為了填補物體落下后在中間形成的空洞而回流，在中間相撞形成又一波水花。

而如果液體的流動性較差（即黏滯系數(shù)高，比如蜂蜜），即使受到較大的沖擊，液面也不易發(fā)生形變，從而不易濺起水花。

很顯然，跳水運動員所面對的泳池，里面的水必然都是黏滯系數(shù)低的液體。而且人體的質(zhì)量以及從高臺跳下后具有的速度都不是一個小數(shù)字。

水面在如此大的沖擊力下卻可以只濺起一點點水花，這必然是運動員掌握了入水時的動作要領(lǐng)。

壓水花的標(biāo)準(zhǔn)入水姿勢分析

通過觀察比賽的慢鏡頭回放以及跳水過程中拍攝的照片，不難發(fā)現(xiàn)，能將水花壓得很小的運動員，入水前的動作幾乎都具有如下特點：

我們知道**跳水入水時，最先接觸水面的部位是手，**如果雙手入水時能很好地壓住水花，同時將后續(xù)入水的身體部位收緊，就能很好地集中力量而不產(chǎn)生額外的水花。

如此看來，入水前雙手的形態(tài)對產(chǎn)生水花的大小起著至關(guān)重要的作用。

入水姿勢的物理分析

一開始，人們覺得雙手合攏式插水會減少人與水的接觸面積，但后來人們偶然發(fā)現(xiàn)以掌入水，水花反而更小。如今幾乎所有跳水運動員都在使用這種“抓手平掌”的手勢。這種手勢有什么獨到之處呢？

人體入水的過程本質(zhì)上是一個固體沖擊液體的過程，由于固體和液體本身復(fù)雜的性質(zhì)，這將是一個多因素耦合的復(fù)雜模型。但由于我們的著眼點是人體與水面剛發(fā)生接觸和碰撞的階段，所以我們可以忽略部分不重要的因素，同時將人視為剛體、將水視為理想流體，以此簡化模型。
楔形剛體撞擊水面
當(dāng)運動員雙臂上舉，雙手合掌呈尖銳狀姿勢入水時，可等同于一個楔形剛體的尖端撞擊水面（如下圖所示）。

當(dāng)發(fā)生碰撞時，與剛體接觸的水會受到斜向下的力，從而沿此方向運動。但我們也知道，液體壓強隨深度的增加而變大，所以這部分斜向下運動的水會因為受到深處液體更大的壓力，轉(zhuǎn)而向壓力較小的淺處運動，最后沿著剛體側(cè)面的方向沖出水面，形成水花。

研究表明，楔形剛體的質(zhì)****量越大、速度越大，激起的水花越高；楔形剛體的尖角越尖銳，激起的水花越高。

方形剛體撞擊水面

如果考慮上述楔形剛體鈍化的極限情況（即完全沒有尖角的方形剛體），按照上述的結(jié)論，激起的水花是不是應(yīng)該就是最低的呢？

確實如此。這是因為此時剛體對淺層液體的壓力垂直向下，而深層液體又對其有向上的壓力，被兩面夾擊的淺層液體只能沿著剛體的側(cè)面向上運動。

但由于剛體仍在向下運動，也帶動其周圍的液體向下運動，這多少阻礙了部分向上運動的液體，所以最后能沖出水面的水花就少了。此外，方形剛體入水時如果接觸面積過大，也會激起較大的水花。

所以跳水運動員入水前要將兩手疊放以減小接觸面積****，并且將身體收緊，讓身體對水面的沖擊力集中在一小塊面積上。****

以上我們的討論是將人體視為了剛體，但在實際跳水的過程中，由于運動員需要進(jìn)行翻騰或轉(zhuǎn)體的動作，在入水之前無法做到讓身體呈現(xiàn)一個豎直的狀態(tài)。因此，運動員們還要精準(zhǔn)把握起跳、空中動作、打開時機以及入水后如何控制其余身體部位垂直入水等?？梢哉f，為了壓水花，運動員們需要付出非常多的努力，進(jìn)行大量的訓(xùn)練。

臺上三分鐘，臺下十年功。能站在奧運賽場上已是一份榮耀，中國隊的奧運健兒們，無論輸贏都是最棒的！