科寶復盤中國隊奪金瞬間（二）——全紅嬋的“水花消失術(shù)”

在巴黎奧運會賽場上，中國跳水運動員全紅嬋、陳芋汐金牌得主紛紛表演起了“水花消失術(shù)”。科寶表示，“我下餃子的水花都比她們大”，她們究竟是如何讓水花“消失”的呢？

（圖源：新華社）

首先，水花是怎么形成的？

水花形成的基本原理是動量定理，現(xiàn)象上是水錘效應(yīng)的一種表現(xiàn)。把“水花”的問題抽象化到物理本質(zhì)上，就變成了固體入水問題。

當一個固體落入水中，會帶進去一部分空氣，水面被物體擠開后，上方就會形成一個空腔區(qū)域，這時候待物體下沉，這個空腔就會極速反彈，然后在剛剛落水的位置，被帶下水的空氣沖破水面從而再生成一個“噴泉”，這就是水花。這個現(xiàn)象最早被科學家沃辛頓在1900年的時候發(fā)現(xiàn)，并被命名為“沃辛頓射流”。

圖：“沃辛頓射流”效應(yīng)

水花產(chǎn)生了，那如何“壓水花”呢？

跳水運動員如何減少水花涉及到流體力學的知識，要實現(xiàn)“水花消失術(shù)”，在入水動作上就十分有講究。我們都知道，跳水入水時，最先接觸水面的部位是手，那入水前雙手的形態(tài)對產(chǎn)生水花的大小起著至關(guān)重要的作用。

圖：不同的入水手型對比

有不少人認為，是不是雙手合十，筆直入水接觸面積更小，水花就越小？事實并不是這樣，請看下圖：

圖：楔形剛體入水時的受力分析

科研人員通過有限元分析方法對物體入水的形狀進行了模擬計算。結(jié)果表明：楔形剛體的尖角越尖銳，激起的水花越高。楔形剛體的質(zhì)量越大、速度越大，激起的水花越高。

因此平掌入水濺起的水花要遠小于“雙手合十”垂直入水濺起的水花，也就是最下面這個手勢發(fā)展至今，成為使用得最普遍的入水姿勢。

除了手型正確，能很好地壓住水花，同時將后續(xù)入水的身體部位收緊，集中力量而不產(chǎn)生額外的水花也很重要。

在實際跳水的過程中，運動員需要進行翻騰或轉(zhuǎn)體的動作，在入水之前無法做到讓身體呈現(xiàn)一個完全豎直的狀態(tài)。所以運動員除了要掌握好入水時壓水花的動作要領(lǐng)，還要精準把握起跳、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等。

在奧運會的賽場上，我們看到的是中國運動健兒的精彩表現(xiàn)，但我們看不到在這背后他們的數(shù)以萬計的艱苦訓練。

科寶表示，眾創(chuàng)科普窺探每一項運動隱藏的科學原理，科學訓練加努力拼搏，才是取得優(yōu)異成績的重要保障。

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