专题
首页  >  专题  >  科学小馆儿

原来如此!中国跳水“梦之队”压水花秘诀是这样……

来源:中国数字科技馆
  就在今天!!!“一波三折”的东京奥运会终终终终于是开幕了,说到奥运会中各式各样的比赛项目,被誉为“梦之队”的中国跳水队绝对是一大看点!胖科只记得他们入水基本没什么水花,而且腿伸的特别直,在空中唰唰唰的就转了好几圈,咻的一声就钻入水中了。小的时候为看他们上楼支天线的日子现在还历历在目!话不多说,先来一起看看他们的以往精彩瞬间吧!
 东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  对不起,请看下面这个↓
 东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  这鲜明的对比,怎是一个“惨”字能够概括的,为什么有些人入水水花这么大,而有些人却这么小呢,总不能是水花也看入水人的颜值来决定大小吧(没有一点点夸我们自己人的意思哦)~hhhhh还是来从科学的角度解释解释吧!   
  在跳水比赛中,观看慢动作回放时会发现,运动员入水时采取的是手掌与水面接触,并不是普遍认为的指尖。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  为什么会选用这种入水方式呢,俗话说,实践出真知,“压水花”技术的发展和成熟也是在不断摸索中发现改良的。
  刚开始时,运动员的入水动作多是采用使肢体成尖锐状的技术,如果手先入水,就要双手合拢,手臂伸直,成前面尖、后面大的楔形体形状;如果是脚先入水,就要脚面绷直,脚尖首先插入水中,这样做虽然可以有效减小入水时人体所受到的冲击力,但“压水花”的效果却不明显。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  后来有人偶尔脚尖绷不好,呈勾脚的入水动作,反而水花小(“无巧不成书”就是这个意思),于是大家开始尝试勾脚成平脚板入水技术,手入水时也试着用双手握拳的技术,逐步演变成今天的手先入水时也顶臂翻掌或两手重叠形成一个面撞入水中的“压水花”技术。你看看,果然“实践才是检验真理的唯一途径”!
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  虽然说这套动作起源于一个小小的“误会”,但它背后的科学依据可是经过专家研究证明了的。专家在《跳水“压水花”技术运动生物力学研究》中用计算机模拟“压水花”动作并进行了全面分析↓↓↓
  首先,将水简化成理想流体,把双手合并成尖锐状做入水动作的人体简化成楔形体,尖锐角度由楔形体斜升角确定(即楔形体斜边与水平线之间的夹角),斜升角越大,撞水固体就越尖锐;当斜升角减小为0°时,楔形体就成为方形体,即目前跳水普遍采用的双手翻掌成平面的撞水动作。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  根据有关力学原理,专家通过推导并建立楔形固体和理想流体碰撞过程的运动微分方程组,用计算机反复模拟不同角度楔形体与水碰撞过程中的液面高度情况,结果表明:碰撞过程中冲击力大小,以及固体速度的衰减均与楔形体斜升角成反比,而液面溅起高度则与其角度成正比。
  也就是说,斜升角越小,溅起水花的高度也就越小,“压水花”就越成功,这就论证了平掌撞水技术(斜升角为0°)的优越性。
  那是不是只要顶肩翻掌平掌入水,
  就一定能压住水花呢?
  专家对“水受压时向压强最小,即最容易逃逸的方向运动”这一特性进行了研究分析↓↓↓
  当一楔形体以其尖锐端向下撞入水面时,最靠近楔形体斜面的水受到垂直于斜面的挤压力作用,会沿着该方向运动,这时处于斜面和液面交界点的水,只有沿斜面向上这个没有其它水的反挤压力的方向运动,由于上面的水已经沿着这个方向逃逸了,对于下面的水来说,该方向又成为了最容易逃逸的方向,因而不断沿着该方向运动,从而形成了巨大的水花。也就是说,下落速度越快,冲击力越大,溅起的水花也就越大。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  (左:尖锐状入水;右:方形体入水)
  而当楔形体斜升角减小为0°时,即为方形体(顶肩翻掌)撞入水面时,水受垂直于水平面的挤压力作用,向下运动,这时水没有明显容易逃逸的方向,而向四周扩散,由于周边都有其它水的反挤压力,所以会使一部分水沿直壁向上运动,但高速向下运动的方形体会把紧贴着它的水带着向下一起运动,当这种运动速度大于水受挤压沿壁向上运动速度时就不会出现明显的水花。
  那岂不是只要保证下落时手掌与水面垂直,
  就能压制水花了?
  先不要急着下结论,
  首先这个“垂直入水”的前提就太过于理想了。
  在实际生活中,高速翻转的方形体撞击水面时,速度的方向并不是垂直向下的,而是下落过程中各种运动速度的方向合成,通常合速度的方向指向侧下方。如果仍然保持以平面撞水,一旦撞入水面,方形体就会向某一棱角方向运动,产生楔形体效果,水会沿着侧面逃逸形成水花,这时运动员要根据不同的翻转方向自主转动手腕,保持掌心平面正对合速度的方向,以获得最佳的方形体效果。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  因此,运动员既要顶肩翻掌使手形呈一定撞水面,降低水花高度,又必须采用一定“揉水”技术保持掌心形成的面垂直于运动速度的方向,这样双管齐下,才能更有效地控制住水花,把水花减小到最低程度。
东京奥运会,中国跳水队,中国跳水“梦之队”压水花秘诀
  除了看水花,裁判打分也会根据运动员的助跑(即行板、跑台)、起跳、空中和入水动作来整体评定分数。所以,看“跳水”咱们也得全面分析才行!
  创作团队:中国科技馆新媒体团队
  审核专家:中国科学院力学研究所主任 郭亮
  视频、图片均来源于网络
本文来自:中国数字科技馆
特别声明:本文转载仅仅是出于科普传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或其它相关事宜,请与我们接洽。
[责任编辑:刘兴飞]
分享到:
文章排行榜
©2011-2021 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号-1 京公网安备11010502039775号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台
./t20210726_1052413_taonews.html