跳水运动中如何科学地“压水花”？

bingo2024年08月01日约 4 分钟

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2024巴黎奥运会跳水女子10米台项目，陈芋汐/全红婵不负众望，再次展现“水花消失术”，以绝对优势获得金牌。跳水运动的“压水花”一直是人们喜闻乐见的谈资，这里真有秘诀。

撰文 | bingo

“团身舒臂惊四座，入水摘金映碧霞”。跳水是一项优美的水上运动，它是从高处用各种姿势跃入水中或是从跳水器械上起跳，在空中完成一定动作姿势，并以特定动作入水的运动。据新华社消息，在2023年福冈游泳世锦赛跳水女子双人10米台决赛中，两名奥运冠军陈芋汐/全红婵毫无悬念摘得金牌，卫冕该项目冠军。这也是中国跳水队福冈世锦赛第5金。有网友直呼：我往水里丢颗石子，溅起的水花都比她俩的大。那么，为什么跳水运动员总能压出完美的水花呢？

跳水运动被列入奥运项目已有百年历史，但直到上世纪70年代，压水花技术才进入大众视野。也从那时起，中国一代代跳水运动员开始在国际舞台崭露头角。

要想知道怎样压水花，我们得先了解水花是怎么形成的？众所周知，当具有一定质量的物体以一定初速度落入粘滞系数较小的液体时，就会在液体表面溅起水花。由于物体具有质量和速度，在与液体接触时就会对液面造成冲击。

把“压水花”的问题抽象化到物理本质上，就变成了固体物体入水问题，科学界习惯将复杂模型简单化，因此研究对象不是人体，而是球体，这一类问题的研究已有十分久远的历史。沃辛顿早在1900年就对圆球入水后液体的流动现象做出了观察与分析。在物体“砸入水”的某些特定情形中（尤其在物体入水速度较快时），如果我们用高速摄影机将时间定格下来就将会发现，物体入水时表面会像手掌似的先拍出一圈水（这通常被描述为飞溅）、入水后趁着水不注意会把一个大空气尾巴拖进水中（这被称为空腔）、等水反应过来了之后会一股脑地扑向空腔从而在物体刚刚入水地方的中间部分产生一个喷泉，这就是著名的沃辛顿射流。后来，科学家们也在此基础上，慢慢开始加大研究系统的复杂程度，开始研究下落体形状、材料的亲水性等对水花的影响。

因此，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。当我们以楔形姿势进入水面时，水在手臂以及相邻水的挤压下，就会朝着压强最小的斜上方逃逸；而当我们垂直翻掌入水时，水受力向两侧扩散，一部分被在挤压向上的水，被高速运动的人体带着向下，因此水花就被压住了。因此，我们通常听到有经验的人说平掌入水溅起的水花要远小于“双手合十”垂直入水溅起的水花。

除此之外，入水前的身体平衡也很重要。入水时，运动员会一只手手掌放平，另外一只手抓住手背。这样做既能保持身体平衡，也能减少身体与水面的接触面积。为了让溅起的水花尽可能小，我们在入水时要让手臂夹紧头部并且靠近耳朵，同时躯干要绷紧绷直，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。

上面我们讨论的是将人体简化为了刚体模型，但在实际的跳水过程中，由于运动员需要进行翻腾和转体等动作，在入水之前无法做到让身体呈现一个竖直的状态。所以运动员除了要掌握好入水时压水花的动作要领，还要精准把握起跳、空中动作、打开时机以及入水后如何控制其余身体部位垂直入水等等。真可谓是台上三分钟，台下十年功啊！