全红婵的水花消失术,咋做到的?
⭐发布日期:2024年10月06日 | 来源:萌神木木
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巴黎奥运会,女子双人10米跳台跳水比赛刚结束,咱们的全红婵和陈芋汐组合,毫无意外地夺得金牌。
比赛中,两位选手动作如同复制粘贴一样,而且还共同施展出了绝技:水花消失术,让观众不禁感叹..……
众所周知,当具有一定质量的物体以一定初速度落入黏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。若液体的流动性较好(即黏滞系数低,比如自来水),就会在受到冲击时向周围运动,从而在四周溅起水花,随后又为了填补物体落下后在中间形成的空洞而回流,在中间相撞形成又一波水花。
我们知道跳水入水时,最先接触水面的部位是手,如果双手入水时能很好地压住水花,同时将后续入水的身体部位收紧,就能很好地集中力量而不产生额外的水花。如此看来,入水前双手的形态对产生水花的大小起着至关重要的作用。
一开始,人们觉得双手合拢式插水会减少人与水的接触面积,但后来人们偶然发现以掌入水,水花反而更小。如今几乎所有跳水运动员都在使用这种“抓手平掌”的手势。这种手势有什么独到之处呢?
人体入水的过程本质上是一个固体冲击液体的过程,由于固体和液体本身复杂的性质,这将是一个多因素耦合的复杂模型。但由于我们的着眼点是人体与水面刚发生接触和碰撞的阶段,所以我们可以忽略部分不重要的因素,同时将人视为刚体、将水视为理想流体,以此简化模型。
当运动员双臂上举,双手合掌呈尖锐状姿势入水时,可等同于一个楔形刚体的尖端撞击水面(如下图所示)。
当发生碰撞时,与刚体接触的水会受到斜向下的力,从而沿此方向运动。但我们也知道,液体压强随深度的增加而变大,所以这部分斜向下运动的水会因为受到深处液体更大的压力,转而向压力较小的浅处运动,最后沿着刚体侧面的方向冲出水面,形成水花。研究表明,楔形刚体的质量越大、速度越大,激起的水花越高;楔形刚体的尖角越尖锐,激起的水花越高。
如果考虑上述楔形刚体钝化的极限情况(即完全没有尖角的方形刚体),按照上述的结论,激起的水花是不是应该就是最低的呢?
确实如此。这是因为此时刚体对浅层液体的压力垂直向下,而深层液体又对其有向上的压力,被两面夹击的浅层液体只能沿着刚体的侧面向上运动。但由于刚体仍在向下运动,也带动其周围的液体向下运动,这多少阻碍了部分向上运动的液体,所以最后能冲出水面的水花就少了。
台上三分钟,台下十年功。能站在奥运赛场上已是一份荣耀,中国队的奥运健儿们,无论输赢都是最棒的!
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李帝勋
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郑锦麟
1秒前:当运动员双臂上举,双手合掌呈尖锐状姿势入水时,可等同于一个楔形刚体的尖端撞击水面(如下图所示)。
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爱丽丝·戴维
6秒前:台上三分钟,台下十年功。
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