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万物皆数


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[万物分享]  跳水要想水花压得好怎么做？[15P]



[size=4]
说到跳水这个项目，是从小看到大的，选手在空中优美的翻腾和转体动作堪称视觉上的一大享受。



 



尽管看了这么多场比赛，但说实话，评判一个跳水动作的完美程度依旧停留在看水花大小的阶段……（盲猜有些聚聚的关注点也都在这儿吧）



 



每当看到跳水运动员能将水花压得非常小时，坐在电视机前的小伙伴都会不由自主地惊呼一声



 



不免思考：一石都能激起千层浪，而一整个人入水居然能做到几乎没有水花，这其中到底隐藏着什么样的奥秘？



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。若液体的流动性较好（即粘滞系数低，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。



 




而如果液体的流动性较差（即粘滞系数高，比如蜂蜜），即使受到较大的冲击，液面也不易发生形变，从而不易溅起水花。



 
从高空落下的蜂蜜没有溅起蜜花





很显然，跳水运动员所面对的泳池，里面的水必然都是粘滞系数低的液体。而且人体的质量以及从高台跳下后具有的速度都不是一个小数字。



水面在如此大的冲击力下却可以只溅起一点点水花，这必然是运动员掌握了入水时的动作要领。下面，让我们把视角切换到运动员入水前画面上。



定性分析一波


通过观察比赛的慢镜头回放以及跳水过程中拍摄的照片，不难发现，能将水花压得很小的运动员，入水前的动作几乎都具有如下特点：



双手：抓手平掌（一只手握住另一只手的指关节，先接触水的手呈平掌状）



肘部：伸直夹紧



头部：保持水平



肩部：呈顶肩状（有助于夹紧手臂）



胸腹部：呈收紧状



腿部：呈夹紧状



双脚：呈绷直状





 




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。


不过同时也发现，不管最后能否压住水花，几乎所有运动员都在使用这样“抓手平掌”的手势，这种手势是有什么独到之处吗？



其实历史上，曾经还出现过另外三种手势。第一种是自1975年起，我国跳水运动员开始练习“压水花”技术时采用的手势：两手相距约10cm，手掌上翻，五指伸直张开，掌心对水。



 




由于入水时冲击力大，手型难以保持，而且双手分开降低了整个人体的流线型效果，所以压水花效果并不理想。



后来出现了两手拇指相扣，其余四指弯曲或伸直的手势。这样降低了入水时的带来的冲击，且增加了整个人体的流线型效果，在压水花效果上有了增强。



 




 




“抓手平掌”则是发展至今使用得最普遍的入水姿势，其动作要领是：两手相握，其中一手五指并拢伸直，另一只手握在背部，五指紧扣，手掌上翻，腕关节背屈90°，掌心对水。



 




这种手势从表观上看，进一步减少了手掌与水的接触面积，能更大程度得减小冲击力。



但疑惑的是，如果想让接触面积小，应该让两手合并指尖向下入水。为什么这种姿势没有出现过呢？看来肯定有更深层次的原因。


定量分析一波



你可能想不到，现有的“压水花”技术是最初在练习“冰棍式”跳水的过程中意外发现的。



“冰棍式”跳水是双脚最先入水，训练时运动员被要求双脚呈绷直状入水，这样虽然可以有效减少水对人体的冲击，但水花很大。



脚尖一直绷直固然很累，偶尔松懈一下没有绷直脚尖，却发现勾脚入水水花反而变小了。于是这样勾脚的技术逐渐演变成了今天的“抓手平掌”。这个故事告诉我们偶尔摸鱼有时候也能推进工作（bushi）



那为何勾脚入水就能比绷脚入水更能压住水花呢？这就需要更加深入地分析了。


建立模型




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。



楔形刚体撞击水面




当运动员双臂上举，双手合掌呈尖锐状姿势入水时，可等价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。



参考文献[2]中还通过有限元分析方法对该模型进行了模拟计算。结果表明：



楔形刚体的尖角越尖锐，激起的水花越高。



楔形刚体的质量越大、速度越大，激起的水花越高。



方形刚体撞击水面




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。


说到这里咱们不能忘记之前提到的接触面积的因素，方形刚体入水时如果接触面积过大，也会激起较大的水花。



所以跳水运动员入水前要将两手叠放以减小接触面积，并且将身体收紧，让身体对水面的冲击力集中在一小块面积上。不然就会发生……



 



以上我们的讨论是将人体视为了刚体，但在实际跳水的过程中，由于运动员需要进行翻腾或转体的动作，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。



真是台上三分钟，台下十年功。能站在赛场上已是一份荣耀，无论输赢，你们都是最棒的！

 




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TOP Posted:2021-08-16 13:23 樓主 引用 | 發表評論
易克赛艇


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感谢分享!
TOP Posted:2021-08-16 13:31 #1樓 引用 | 點評
一零贰肆


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TOP Posted:2021-08-16 13:39 #2樓 引用 | 點評
花谢为谁悲


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为什么我只看到松饼
TOP Posted:2021-08-16 13:42 #3樓 引用 | 點評
贝贝


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独步领先天下，谢谢分享。
TOP Posted:2021-08-16 13:48 #4樓 引用 | 點評
唯有淫心


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没有跳水队员退役去别国当教练分享经验的？


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    TOP Posted:2021-08-16 13:55 #5樓 引用 | 點評
    妖娆如我


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    看到就算学会系列
    TOP Posted:2021-08-16 14:08 #6樓 引用 | 點評
    老色猫


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    TOP Posted:2021-08-16 14:17 #7樓 引用 | 點評
    装羊


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    谢谢分享
    TOP Posted:2021-08-16 15:05 #8樓 引用 | 點評
    fonixs


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    谢谢分享
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    TOP Posted:2021-08-16 15:18 #9樓 引用 | 點評
    不甘拜下风


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    TOP Posted:2021-08-16 16:21 #10樓 引用 | 點評
    海的味道


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    不服不行
    TOP Posted:2021-08-16 16:24 #11樓 引用 | 點評
    不再潜水


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    细节决定成败——感谢分享！
    TOP Posted:2021-08-16 16:33 #12樓 引用 | 點評
    luy


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    长见识
    TOP Posted:2021-08-16 16:38 #13樓 引用 | 點評
    玉山观景


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    TOP Posted:2021-08-16 17:01 #14樓 引用 | 點評
    流氓阿柒


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    谢谢分享
    TOP Posted:2021-08-16 17:02 #15樓 引用 | 點評
    奇迹之城


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    要先学会游泳
    TOP Posted:2021-08-16 17:06 #16樓 引用 | 點評
    nishizhu


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    TOP Posted:2021-08-16 17:45 #17樓 引用 | 點評
    小开来也


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    TOP Posted:2021-08-16 18:06 #18樓 引用 | 點評
    那年那事


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    游泳都不会，能跳水吗？
    TOP Posted:2021-08-16 18:19 #19樓 引用 | 點評
    老虎拖猪


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    TOP Posted:2021-08-16 18:20 #20樓 引用 | 點評
    冬凉夏暖


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    TOP Posted:2021-08-16 18:36 #21樓 引用 | 點評
    布鲁先生


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    TOP Posted:2021-08-16 19:16 #22樓 引用 | 點評
    wyqhsln


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    只能意会  哈哈 别的国家很难学
    TOP Posted:2021-08-16 20:47 #23樓 引用 | 點評
    火之歌


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    感谢作者的分享
    TOP Posted:2021-08-16 21:07 #24樓 引用 | 點評
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